Subido por Bernardo Viveros

MEMORIAautoportante

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DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. I
RESUMEN
El presente proyecto versa sobre el diseño de un sistema constructivo de cubierta curvada
autoportante de chapa de acero conformada en frío.
Los perfiles curvados de chapa se obtienen en fábrica, se transportan hasta obra y se colocan
directamente sobre las vigas principales de una estructura, actuando estos de cubierta de la
edificación.
Este tipo de cubierta presenta una gran ventaja puesto que al ser autoportante no necesita
viguetas ni vigas intermedias. Es la propia chapa metálica curvada la que soporta las cargas y
las transmite a los apoyos sin necesidad de estructura intermedia. Además la ejecución
material de este tipo de cubiertas es sencilla y rápida.
El presente proyecto estudia este tipo de cubierta para cubrir longitudes de 9 a 14 m. Así
mismo se tiene en cuenta una variabilidad de la flecha de los arcos descritos por el perfil de
chapa curvado, entre 1.000 mm y 3.000 mm.
El objetivo principal de este proyecto es la realización de unas tablas de capacidades, de un
perfil de chapa determinado, para el diseño de estas cubiertas autoportantes. Las tablas se
realizan a partir de datos obtenidos mediante simulaciones iterativas por el método de
elementos finitos, utilizando el programa ANSYS (se han utilizado las versiones de ANSYS
14.0 y 15.0).
Para ello, una vez establecidos los modelos a simular, se procede a realizar diversos estudios
para decidir las hipótesis de carga a considerar, incluyendo combinaciones de éstas. Una vez
decididas las hipótesis y ajustadas a cada caso, se ejecutan todas las simulaciones que hacen
falta mediante el programa ANSYS para obtener los datos necesarios para posteriormente
realizar las tablas objeto de este proyecto.
Como objetivo secundario se procede a realizar un sistema de comprobación de resistencia e
inestabilidad de los apoyos o pilares donde la cubierta descansa, para verificar si cumplen con
la normativa actual. A tal efecto, para facilitar la tarea de realizar estos cálculos repetitivos para
cada una de las cubiertas diseñadas, en un futuro, se han realizado unas hojas de cálculo de
comprobación de dichos soportes.
Estas hojas de cálculo están realizadas para que mediante programación, cálculos y relaciones
internas, realicen las comprobaciones oportunas automáticamente.
Por último en este proyecto también se incluye un ejemplo para explicar el uso posterior tanto
de las tablas para el diseño como del de las hojas de cálculo para la verificación de soportes.
Pág. II
Memoria
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. III
SUMARIO
RESUMEN _____________________________________________________ I
SUMARIO _____________________________________________________ III
ANEJOS INCLUIDOS EN ESTE PROYECTO ....................................................... VI
ÍNDICE FIGURAS ................................................................................................. VIII
ÍNDICE TABLAS ...................................................................................................... X
GLOSARIO ___________________________________________________ XIII
1
INTRODUCCIÓN _____________________________________________ 1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
ORIGEN DEL PROYECTO .............................................................................. 1
REQUERIMIENTOS PREVIOS ........................................................................ 1
OBJETIVOS DEL PROYECTO ........................................................................ 1
ALCANCE DEL PROYECTO ........................................................................... 2
ESTRUCTURA DEL PROYECTO.................................................................... 2
1.5.1
1.5.2
2
Memoria ................................................................................................... 3
Anejos ...................................................................................................... 3
SITUACIÓN ACTUAL DE LAS CUBIERTAS CURVADAS
AUTOPORTANTES ___________________________________________ 5
2.1 CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO .............................................. 5
2.2 CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE ...................................................... 5
2.3 TIPOS DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE .................................... 6
2.3.1
2.3.2
Cubierta simple ........................................................................................ 6
Cubierta sándwich ................................................................................... 6
2.4 APLICACIONES DE CUBIERTA CURVA AUTOPORTANTE ......................... 7
2.5 VENTAJAS DE ESTAS CUBIERTAS .............................................................. 9
2.6 PROCESO DE FABRICACIÓN DE UNA CHAPA DE ACERO
CONFORMADA EN FRÍO ................................................................................ 9
2.7 CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO
CONFORMADA EN FRÍO EN EL MERCADO ............................................... 12
2.7.1
2.7.2
Chapa grecada de acero conformada en frío......................................... 12
Chapa de acero conformada en frío con una sola onda. ....................... 13
Pág. IV
3
Memoria
BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL ____________________________ 15
3.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO...................................................................... 15
3.2 GEOMETRÍA DEL PERFIL H68 (CHAPA CURVADA) .................................. 16
3.3 DESCRIPCIÓN Y GEOMETRÍA DE LOS CABLES....................................... 19
3.3.1
3.3.2
Cables ....................................................................................................19
Elección del cable...................................................................................19
3.4 CONDICIONES DE ENLACE......................................................................... 21
3.5 FLECHAS VERTICALES ADMISIBLES......................................................... 21
3.6 COEFICIENTES
DE
SEGURIDAD
DE
LAS
ACCIONES
CONSIDERADAS........................................................................................... 22
3.7 HIPÓTESIS DE CARGA CONSIDERADAS .................................................. 23
4
3.7.1
Coeficientes 1, 2 y 3 para las hipótesis 2 y 6....................................27
3.7.2
3.7.3
3.7.4
3.7.5
Estudio de las hipótesis de viento no uniforme, viento lateral. ................27
COMBINACIÓN 1 y COMBINACIÓN 2 de hipótesis ..............................33
Estudio de la COMBINACIÓN 1 .............................................................34
Estudio de la COMBINACIÓN 2 .............................................................36
ANÁLISIS Y DIMENSIONADO DE LA CUBIERTA __________________37
4.1 MÉTODO DE ANÁLISIS DEL ARCO ............................................................. 37
4.1.1
Método de Newton-Raphson completo ..................................................40
4.2 COMPROBACIONES EFECTUADAS ........................................................... 41
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
Verificación de los perfiles curvados.......................................................41
Verificación de los tirantes de cable .......................................................43
Verificación de la flecha ..........................................................................43
Datos calculados cumpliendo las verificaciones .....................................44
4.3 ENSAYOS EXPERIMENTALES .................................................................... 44
4.4 RIGIDECES DE LOS SOPORTES DE LA CUBIERTA (CASO
SUCCIÓN) ...................................................................................................... 44
5
MACROS ANSYS ____________________________________________47
5.1 DESCRIPCIÓN DE MACRO DE ANSYS....................................................... 47
5.2 DISEÑO Y ESTRUCTURA DE LAS MACROS UTILIZADAS. ....................... 49
5.2.1
5.3
5.4
5.5
5.6
Diseño de la macro.................................................................................50
MACRO PRINCIPAL: ESTRUCTURA Y ÓRDENES UTILIZADAS ............... 50
ARCHIVOS O FICHEROS DE LAS MACRO UTILIZADAS ........................... 51
ELEMENTOS DE ANSYS UTILIZADOS........................................................ 52
CÁLCULO CON ANSYS ................................................................................ 52
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
6
Pág. V
GENERACIÓN DE TABLAS PARA EL DISEÑO ___________________ 54
6.1
6.2
6.3
6.4
ARCHIVOS DE SALIDA DE ANSYS.............................................................. 54
DATOS DE LOS FICHEROS DE SALIDA. .................................................... 55
FORMATO DE LAS TABLAS DE CAPACIDAD ............................................. 56
TABLAS DE CAPACIDAD PARA LA HIPÓTESIS DE PRESIÓN
UNIFORME..................................................................................................... 58
6.5 TABLAS DE CAPACIDAD PARA LA HIPÓTESIS DE SUCCIÓN
UNIFORME K=250 ......................................................................................... 58
6.6 TABLAS DE CAPACIDAD PARA LA HIPÓTESIS DE SUCCIÓN NO
UNIFORME K=250 (CASO MARQUESINA) .................................................. 58
7
COMPROBACIÓN SOPORTES_________________________________ 69
7.1 SISTEMA DE VERIFICACIÓN DE LOS SOPORTES.................................... 69
7.2 PESTAÑA PRINCIPAL DE SUCCIÓN ........................................................... 70
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
7.2.5
7.2.6
Datos a rellenar...................................................................................... 70
Otros datos ............................................................................................ 73
Comprobaciones a realizar .................................................................... 73
Cálculos ................................................................................................. 73
Comprobaciones realizadas................................................................... 73
Resumen comprobación ........................................................................ 73
7.3 PESTAÑA PRINCIPAL DE PRESIÓN ........................................................... 73
7.3.1
Datos a rellenar...................................................................................... 74
7.4 PESTAÑAS RIGIDECES PILARES_SUCCIÓN, Y RIGIDECES
PILARES_PRESIÓN ...................................................................................... 74
7.5 DATOS PERFILES ......................................................................................... 75
7.6 TABLAS EAE .................................................................................................. 75
7.7 LISTAS DESPLEGABLES.............................................................................. 75
7.8 PÁGINAS DE LAS COMPROBACIONES ...................................................... 75
8
EJEMPLO DE APLICACIÓN: CUBIERTA PISTA PÁDEL ____________ 79
8.1 DESCRIPCIÓN DEL EJEMPLO DE APLICACIÓN ........................................ 79
8.2 GEOMETRÍA DE UN CAMPO O PISTA DE PÁDEL ..................................... 80
8.3 DATOS A TENER EN CUENTA PARA LA COLOCACIÓN DE LA
CUBIERTA...................................................................................................... 82
8.4 CUBIERTAS A INSTALAR ............................................................................. 83
8.5 ACCIONES A CONSIDERAR ........................................................................ 84
8.6 VERIFICACIÓN DE LA CUBIERTA ............................................................... 86
Pág. VI
Memoria
8.6.1
8.6.2
8.6.3
8.6.4
9
DATOS DE LA CUBIERTA ....................................................................86
HIPÓTESIS DE CARGA ........................................................................86
VERIFICACIÓN DE LAS TABLAS CAPACIDAD DE CARGA PARA
CADA HIPÓTESIS .................................................................................90
VERIFICACIÓN SOPORTES .................................................................93
IMPACTO AMBIENTAL ______________________________________101
10 PRESUPUESTO ____________________________________________105
CONCLUSIONES ______________________________________________107
AGRADECIMIENTOS ___________________________________________109
BIBLIOGRAFÍA________________________________________________111
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 111
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA .................................................................. 112
ANEJOS INCLUIDOS EN ESTE PROYECTO
ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones
Se detallan las diferentes partes del modelo, se realiza un estudio de los cables
y se explican las decisiones tomadas para realizar las simulaciones de carga de
la cubierta objeto de este proyecto.
ANEJO B: Hojas de cálculo
Se describen las hojas de cálculo realizadas y se especifica y detalla cada una
de las zonas que poseen
ANEJO C: Método elementos finitos y ANSYS
Se explica brevemente el método de los elementos finitos. Se especifican los
datos de los elementos de ANSYS utilizados en las simulaciones. Se detallan y
se explican cada una de las líneas de una Macro.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. VII
ANEJO D: Macros Ansys
Se presentan diferentes Macros utilizadas en el presente proyecto.
ANEJO E: Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
Se presentan todas las tablas de capacidad de carga realizadas.
ANEJO F: Ejemplo de aplicación CUBIERTA PISTA DE PÁDEL
Se incluye un ejemplo para explicar el uso posterior tanto de las tablas de
capacidad de carga para el diseño de una cubierta, con el sistema constructivo
estudiado en el presente proyecto, como el uso de la hoja de cálculo para la
verificación del cumplimiento de los soportes de la cubierta con la normativa
actual.
En el ejemplo se explica paso a paso el proceso a seguir, desde como calcular
las acciones que se han de considerar para el diseño de la cubierta, hasta la
comprobación de la cubierta y sus soportes, pasando por los datos a tener en
cuenta de la cubierta, que tablas de capacidades usar de todas las existentes y
cuáles son los datos necesarios a extraer de las citadas tablas.
ANEJO G: Catalogo de cables
Se presentan los catálogos que se han utilizado y de los que se han extraído
datos para la realización de este proyecto.
ANEJO H: Perfiles de chapa curvada en el mercado
Se muestran perfiles de chapa curvada de diferentes empresas.
ANEJO I: Planos
Se adjuntan los planos realizados para este proyecto.
Pág. VIII
Memoria
ÍNDICE FIGURAS
Fig. 2.1
Fig. 2.2
Fig. 2.3
Fig. 2.4
Fig. 2.5
Fig. 2.6
Fig. 2.7
Fig. 2.8
Fig. 2.9
Fig. 2.10
Fig. 2.11
Fig. 2.12
Fig. 3.1
Fig. 3.2
Fig. 3.3
Fig. 3.4
Fig. 3.5
Fig. 3.6
Fig. 3.7
Fig. 3.8
Fig. 3.9
Fig. 3.10
Fig. 3.11
Fig. 3.12
Fig. 4.1
Fig. 4.2
Fig. 4.3
Fig. 4.4
Fig. 4.5
Fig. 4.6
Fig. 4.7
Fig. 5.1
Cubierta curvada autoportante simple ......................................................6
Cubierta curvada autoportante sándwich .................................................6
Cubierta curva autoportante como solución para gradas fútbol ................7
Cubierta Autoportante como solución a cubierta de edificio .....................8
Cubierta Autoportante como solución a cubierta de nave industrial .........8
Esquema proceso de fabricación (destacando en amarillo la chapa
para bobinado) .........................................................................................9
Formado con rodillos de un elemento con sección en U ........................10
Bobinas de chapa...................................................................................10
Máquina perfiladora ................................................................................11
Máquina de estampación .......................................................................11
Detalle de la matriz .................................................................................11
Sistema y tabla de los perfiles grecados de la empresa Hoesch ............12
Esquema de la cubierta con variabilidades de longitud y flecha .............15
Sección transversal del perfil de chapa estudiado H68. .........................17
Parámetros que definen la geometría del perfil (casos de presión) ........18
Parámetros que definen la geometría del perfil (casos de succión) .......18
Designación de las partes de un cable ...................................................19
Cable rígido, flexible y semirígido ...........................................................19
Dirección viento frontal y viento lateral ...................................................24
Hipótesis de carga 1, 2 y 3 .....................................................................25
Hipótesis de carga 4, 5 y 6 .....................................................................26
Esquema de carga de los casos 1a, 1b, 2a y 2b ....................................28
Forma del primer modo pandeo del arco................................................28
Forma del segundo modo pandeo del arco ............................................28
Modelo 1 en ANSYS (Presión): numeración de elementos. ...................38
Modelo 2 en ANSYS (Succión): numeración de elementos. ..................38
Primer modo de inestabilidad o pandeo. ................................................39
Imperfecciones iniciales e0 según el primer modo de inestabilidad. .......39
Magnitud y forma de la imperfección a considerar en arcos [7]. .............39
Método Newton-Raphson completo .......................................................40
Esquema de la estructura. Altura y separación de pilares ......................45
Parte inicial de la Macro principal de Presión Uniforme con lenguaje
APDL ......................................................................................................48
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Fig. 5.2
Fig. 7.1
Fig. 7.2
Fig. 7.3
Fig. 7.4
Fig. 7.5
Pág. IX
Fig. 8.9
Ficheros de una Macro .......................................................................... 51
Leyenda de las hojas SUCCIÓN y PRESIÓN........................................ 70
Esquema de la estructura ...................................................................... 71
Diferentes tipos de casillas .................................................................... 72
Perfil recomendado, Kmin y Kperfil comprobación . ............................................ 72
Perfil recomendado, y lista desplegable para elegir otro perfil si se
desea ..................................................................................................... 72
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 1) .... 76
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 2) .... 77
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 3) .... 78
Vista aérea de las instalaciones de PADELING. .................................... 79
Planta del campo o pista de juego. ........................................................ 80
Alzado lateral, pista de pádel (variante 1). ............................................. 81
Alzado lateral, pista de pádel (variante 2). ............................................. 81
Alzado fondo. ......................................................................................... 81
Vista aérea de la pista a cubrir .............................................................. 82
Pista de pádel con iluminación artificial mediante proyectores............... 83
Esquema de las dimensiones de la estructura de cubierta de la pista
de pádel. ................................................................................................ 84
Hipótesis de carga 1, 2 y 3..................................................................... 87
Fig. 8.10
Fig. 8.11
Fig. 8.12
Fig. 8.13
Fig. 9.1
Fig. 9.2
hoja SUCCIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 1) .................. 95
hoja SUCCIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 2) .................. 96
hoja PRESIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 1) .................. 99
hoja PRESIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 2) ................ 100
Ciclo de vida de un producto de acero ................................................. 102
Ciclo de vida del acero ......................................................................... 103
Fig. 7.6
Fig. 7.7
Fig. 7.8
Fig. 8.1
Fig. 8.2
Fig. 8.3
Fig. 8.4
Fig. 8.5
Fig. 8.6
Fig. 8.7
Fig. 8.8
Pág. X
Memoria
ÍNDICE TABLAS
Tabla 2.1
Tabla 2.2
Tabla 3.1
Sistema y tabla de los perfiles nono onda de la empresa Hoesch.........13
Tabla de longitudes para perfiles mono onda de la marca Blocotelha....13
Numeración de los análisis ejecutados especificando LongitudFlecha.....................................................................................................16
Tabla 3.2 Propiedades brutas del perfil H68 sin curvar. .........................................17
Tabla 3.3 Propiedades eficaces de la sección del perfil H68 curvado ....................17
Tabla 3.4 TIRANTE DE CABLE de longitud variable, de 9 hasta 12 m ..................20
Tabla 3.5 TIRANTE DE CABLE de longitud variable, de 12 hasta 14 m ................20
Tabla 3.6 Casos de la hipótesis 6 de viento no uniforme .......................................29
Tabla 3.7 Permutaciones estudiadas de la hipótesis 6 de viento no uniforme .......30
Tabla 3.8 Resultado combinaciones caso 3a .........................................................31
Tabla 3.9 Combinaciones de hipótesis estudiadas ................................................33
Tabla 3.10 COMBINACIÓN 1: situación estudiada ..................................................34
Tabla 3.11 COMBINACIÓN 1: situaciones comparadas ..........................................35
Tabla 3.12 COMBINACIÓN 2: situaciones estudiada ..............................................36
Tabla 4.1
Tabla 4.2
Tabla 6.1
Tabla 6.2
Tabla 35.3.a de la EAE [5] Valores de NRk=fy Ai, Mi,Rk=fy Wi y Mi,Ed .......42
K de soportes de perfiles HEB para separaciones entre 2 y 7 m............46
Fragmento de fichero de resultados .......................................................56
Unidades de las variables de resultados de Ansys y unidades
deseadas................................................................................................57
Tabla 8.1 Tabla Resumen de Acciones a considerar. ............................................85
Tabla 8.2 Cargas e Hipótesis .................................................................................89
Tabla 8.3 Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELU....................................................91
Tabla 8.4 Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELS ....................................................91
Tabla 8.5 Carga gravitatoria no uniforme qQmáx ELU...............................................92
Tabla 8.6 Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELU....................................................92
Tabla 8.7 Valores a introducir en comprobación soportes actuando succión. ........93
Tabla 8.8 Valores de carga, reacción y desplazamiento de la hipótesis 5, para
cubierta pista de Pádel. ..........................................................................94
Tabla 8.9 Valores a introducir en comprobación soportes actuando presión. ........97
Tabla 8.10 Valores de carga, y desplazamiento de la hipótesis 1, para cubierta
pista de Pádel.........................................................................................98
Tabla 10.1 Presupuesto el proyecto .......................................................................105
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. XI
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. XIII
GLOSARIO
My,Ed, Mz,Ed Momentos adicionales debidos al desplazamiento del centro de gravedad del
área eficaz Aeff con respecto al centro de gravedad de la sección transversal bruta
LT
Coeficiente de reducción para pandeo lateral
y, z
Coeficientes de reducción para pandeo por flexión
soporte
Desplazamiento del soporte
soportes
Desplazamiento suma de los 2 soportes
max
Desplazamiento máximo
cable
Diámetro del cable
F
Coeficiente de seguridad para una fuerza puntual
G
Coeficiente parcial de seguridad para las acciones permanentes
Q
Coeficiente parcial de seguridad para las acciones variables
M
Coeficiente de seguridad del material
M0
Coeficiente de seguridad de resistencia de las secciones transversales para estados
límite últimos
M1
Coeficiente de seguridad de resistencia de elementos estructurales frente a
inestabilidad para estados límite últimos
1, 2, 3, i
Coeficientes de las cargas variable en los casos de carga no uniforme

Coeficiente de Poisson
A
Área del perfil
Acable
Área del cable o sección metálica del cable
Aeff
Área eficaz del perfil
Pág. XIV
Memoria
despl
Desplazamiento en el extremo izquierdo del arco
despl2
Desplazamiento en el extremo derecho del arco
E
Módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young
e0
Valor de la amplitud de imperfección inicial a introducir
Ecable
Módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young del cable
F
Carga puntual variable
f
Flecha del arco que describe el perfil de chapa de acero conformada en frío.
Fadm
Flecha máxima admisible (deformación)
FHorizontal
Fuerza horizontal
Flecha
Flecha máxima de la chapa
fu
Resistencia última a tracción del acero.
fy
Límite elástico del acero
G
Módulo de elasticidad transversal
H
Altura del soporte
I
Inercia del perfil
Ieff
Inercia eficaz del perfil
k
Rigidez columna
K
Rigidez según la separación entre soportes
Kmin
Rigidez horizontal mínima necesaria de los soportes
Kperfil comprobación Valor de la rigidez del perfil que se hace la comprobación
kyy, kyz, kzy, kzz Coeficientes de interacción
L
Longitud del arco que describe la chapa
L
Longitud o cuerda del arco que describe la chapa de acero conformada en frío
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. XV
Mcz,Rd
es el momento resistente a flexión, calculado teniendo en cuenta el módulo
resistente eficaz
Mz,Ed
es el momento flector
N1ul
Esfuerzo normal en el extremo derecho del arco
Nc
es la carga calculada del cable por metro lineal de chapa
Nc
Esfuerzo calculado del cable por metro lineal de chapa
Nc,Rd
es el esfuerzo normal resistente a compresión, calculado teniendo en cuenta el área
eficaz de la sección
Ncels
Carga calculada del cable por metro lineal de chapa en el estado límite de servicio
NEd
es el esfuerzo normal obtenido en los análisis
My,Ed,Mz,Ed Valores de cálculo de los momentos flectores máximos a lo largo del elemento
alrededor de los ejes y-y y z-z respectivamente
Nu
Carga de rotura del tirante de cable
Nul
Esfuerzo normal en el extremo izquierdo del arco
PP
Peso propio del perfil
qadm suc
Carga admisible de succión (sin mayorar)
qadm, pres
Carga admisible de presión (sin mayorar)
qels
Carga de servicio
qels
Carga en el estado límite servicio
qG
Acción permanente
qQ
Acción distribuida variable
qul
Carga en el estado límite último, carga última
r
Radio del arco que describe la chapa de acero conformada en frío.
Rxul
Reacción horizontal en el apoyo izquierdo
Rx1ul
Reacción horizontal en el apoyo derecho
Pág. XVI
Memoria
s
Separación entre soportes
t
Espesor del perfil
W
Módulo resistente del perfil
Weff-
Módulo resistente eficaz negativo de la sección del perfil
Weff+
Módulo resistente eficaz positivo de la sección del perfil
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
1
Pág. 1
INTRODUCCIÓN
1.1 ORIGEN DEL PROYECTO
Desde el año 2004 el Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria, de
la Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (UPC) está estudiando e
investigando sobre diferentes temas relacionados con las cubiertas autoportantes curvadas.
Actualmente trabaja con dos empresas diferentes dentro del tema que abarca este proyecto.
Una de las empresas que fabrica y comercializa perfiles curvos de chapa de acero conformado
en frío, a la que llamaremos ChapaMet, ha solicitado un estudio de uno de sus perfiles al
Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria, de la Escola Tècnica
Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (UPC) y este ha sido el punto de partida de este
proyecto.
1.2 REQUERIMIENTOS PREVIOS
Conocer el funcionamiento del programa ANSYS y conocer su lenguaje APDL (Lenguaje
Paramétrico de diseño de ANSYS) para poder escribir y modificar ficheros que realicen
simulaciones con cálculos iterativos.
También se han de poseer conocimientos fundamentales de resistencia de materiales y
estructuras.
1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo de este proyecto es el estudio de un sistema constructivo de una cubierta curvada
autoportante de chapa de acero conformada en frío, definir de su procedimiento de diseño y
realizar las tablas de capacidades de carga. Mediante la creación de unos modelos de la
cubierta con elementos finitos y mediantes unas simulaciones de estos modelos de la cubierta
con el programa de elementos finitos llamado ANSYS, se pretenden obtener resultados de los
casos a estudiar. Estos resultados serán los utilizados para realizar las tablas de capacidades
para el diseño, con el perfil de chapa concretamente estudiado.
Además de las tablas de capacidad para diferentes hipótesis de carga, también se quiere
realizar un sistema de verificación según normativa, de los soportes donde apoya la cubierta,
en el caso que los apoyos sean perfiles laminados metálicos.
Pág. 2
Memoria
1.4 ALCANCE DEL PROYECTO
El alcance del presente proyecto abarca: el estudio y posterior elección del cable a colocar en
uno de los dos modelos estudiados, estudios sobre las hipótesis de carga a considerar, la
realización de simulaciones de la cubierta mediante elementos finitos, el diseño y construcción
de las tablas de capacidades, así como el estudio y la creación de un sistema de verificación de
los perfiles de soporte de la cubierta.
Para ello, se profundizará sobre el tema de los cables metálicos consultando catálogos de
diferentes casas comerciales y se contactará con dichas casas. A partir de aquí se elegirá el
cable más idóneo para usarlo en la cubierta.
Se estudiarán y establecerán las hipótesis a considerar en este tipo de cubiertas observando
las normativas. En el caso que actúe viento lateral se realizarán estudios de casos concretos. Y
se determinarán los casos más desfavorables. También se estudiarán algunos casos de
combinación de hipótesis.
Se establecerán los modelos a simular. Se procederá a la ejecución de las simulaciones
iterativas mediante el programa de elementos finitos ANSYS, ajustando los parámetros
necesarios para cada hipótesis a estudiar.
Partiendo de los datos obtenidos de las simulaciones se diseñarán y se elaborarán las tablas
de capacidad objeto principal de este proyecto.
Para realizar el sistema de comprobación de resistencia e inestabilidad de los apoyos de la
cubierta se llevará a cabo la creación de unas hojas de cálculo que verificarán
automáticamente si cumplen con la normativa actual.
1.5 ESTRUCTURA DEL PROYECTO
El presente proyecto consta de una memoria y de 9 anejos. En la memoria se resume el trabajo
llevado a cabo en el proyecto y puede ser leída con independencia de los anejos. En los anejos
se profundiza sobre algún tema, se presentan los planos realizados de este proyecto, o se
incluyen algunas páginas de catálogos. En el punto que se ha creído oportuno, en el interior de
la memoria, se indica en qué anejo se desarrolla el tema en más detalle, o se adjunta algún tipo
de información.
Se ha pretendido también que cada uno de los anejos pueda ser leído de manera
independiente de la memoria. Por ello en su interior aparece todo lo necesario para poder ser
leídos y entendidos sin tener que recurrir a la memoria.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 3
1.5.1 Memoria
La memoria de este proyecto está compuesta por 3 capítulos preliminares, 10 capítulos donde
se desarrolla en sí la memoria, conclusiones, agradecimientos y bibliografía.
Los capítulos preliminares corresponden en primer lugar a un resumen de la memoria, luego al
sumario, que incluye un índice de figuras y un índice de tablas y por último al glosario, donde
se explican las abreviaturas utilizadas.
El cuerpo de la memoria se estructura en los siguientes 10 capítulos: Introducción, Situación
actual de las cubiertas curvadas autoportantes, Bases de diseño estructural, Análisis y
dimensionado de la cubierta, Macros ANSYS, Generación de tablas para el diseño,
Comprobación soportes, Ejemplo de aplicación: cubierta pista pádel, Impacto ambiental y
Presupuesto.
Después aparecen las conclusiones y por último se encuentran los agradecimientos y la
bibliografía.
1.5.2 Anejos
A continuación se nombran los anejos incluidos en este proyecto.
ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones
ANEJO B: Hojas de cálculo
ANEJO C: Método elementos finitos y ANSYS
ANEJO D: Macros Ansys
ANEJO E: Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
ANEJO F: Ejemplo de aplicación CUBIERTA PISTA DE PÁDEL
ANEJO G: Catalogo de cables
ANEJO H: Perfiles de chapa curvada en el mercado
ANEJO I: Planos
Una breve descripción de estos anejos la encontramos dentro del apartado Anejos incluidos en
este proyecto del SUMARIO.
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Memoria
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
2
SITUACIÓN ACTUAL DE LAS
CURVADAS AUTOPORTANTES
Pág. 5
CUBIERTAS
Como ya se ha comentado anteriormente el objetivo de este Proyecto final de carrera es el
estudio de un sistema constructivo de una cubierta curvada autoportante de chapa de acero
conformada en frío.
Antes de meternos de lleno en el cálculo y especificaciones del sistema constructivo en
cuestión, en este capítulo vamos a introducir el concepto cubierta curvada autoportante. Para
ello, a continuación se realiza una descripción breve de los conceptos, chapa de acero
conformada en frío y cubierta curvada autoportante.
Después se especifican los tipos de cubierta curvada autoportante, sus aplicaciones y sus
ventajas. Así mismo también se explican el proceso de fabricación de la chapa de acero
conformada en frío, elemento principal para este tipo de cubiertas y los tipos de perfil de chapa
que se pueden encontrar actualmente en el mercado para su construcción.
2.1 CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Se denomina chapa a una lámina delgada de metal. De las tres dimensiones de la chapa
(anchura, longitud y espesor o grosor), predominan las dimensiones de anchura y longitud
frente al grosor o espesor.
Una chapa de acero conformada en frío es una chapa de acero cuya conformación posterior
viene dada por métodos en frío como pueden ser el laminado en frío, plegado o estampación.
2.2 CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE
Una cubierta curvada autoportante es una solución constructiva en la que no existe estructura
portante. Es la propia chapa metálica curvada la que soporta las cargas y las transmite a los
apoyos sin necesidad de estructura intermedia. La chapa metálica curvada es un perfil metálico
grecado o nervado que es curvado mediante embuticiones o rodillos. Dicha chapa curvada se
fija a las vigas de apoyo mediante tornillos.
Las vigas de apoyo, así como las columnas o pilares pueden ser de acero, prefabricado de
hormigón e incluso de hormigón in situ.
Pág. 6
Memoria
2.3 TIPOS DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE
Una cubierta curvada autoportante puede ser simple o sándwich.
2.3.1 Cubierta simple
La cubierta curvada autoportante simple se compone de una única chapa curvada.
(Ver Fig. 2.1)
A
E
A
E
Chapa autoportante
Vigas de apoyo y tirantes
E
Fig. 2.1
Cubierta curvada autoportante simple
2.3.2 Cubierta sándwich
La cubierta curvada autoportante sándwich está compuesta por una chapa grecada inferior
(que es el elemento resistente de la cubierta), una serie de omegas o perfiles separadores
fijados a esta, un material continuo aislante (por ejemplo lana de roca o fibra de vidrio), una
chapa grecada superior curvada (no resistente) y unas vigas de apoyo y tirantes (elementos
estructurales que reciben las reacciones generadas por la cubierta curvada) (Ver Fig. 2.2)
A
B
C
D
Chapa interior portante
Aislamiento
Subestructura auxiliar
Chapa exterior no resistente
E
Vigas de apoyo y tirantes
Fig. 2.2
Cubierta curvada autoportante sándwich
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 7
2.4 APLICACIONES DE CUBIERTA CURVA AUTOPORTANTE
La cubierta simple se puede colocar para evitar las inclemencias atmosféricas en instalaciones
abiertas como pueden ser:

Pistas Polideportivas (Pádel, Baloncesto, Futbol Sala...)

Estadios, Campos de futbol

Marquesinas
La cubierta sándwich se puede utilizar como cubierta de cualquier tipo de edificación. Al poseer
aislante térmico se pueden conseguir características ambientales en el interior del edificio que
cubre, similares a las que se obtendrían si se utilizara otro tipo de cubierta. Éste es el caso de:

Naves Industriales

Centros Comerciales

Edificios en general
A continuación vemos algunos ejemplos dónde se ha utilizado la cubierta curva autoportante.
(Ver Fig. 2.3, Fig. 2.4 y Fig. 2.5)
Fig. 2.3
Cubierta curva autoportante como solución para gradas fútbol
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Memoria
Fig. 2.4
Fig. 2.5
Cubierta Autoportante como solución a cubierta de edificio
Cubierta Autoportante como solución a cubierta de nave industrial
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
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2.5 VENTAJAS DE ESTAS CUBIERTAS
Las cubiertas autoportantes al carecer de estructura auxiliar de apoyo no sólo se construyen
mucho más rápidas, con el consecuente ahorro económico que ello comporta, sino que
además se reducen las patologías en obra y el posterior mantenimiento de la cubierta.
Además las cubiertas curvadas autoportantes carecen de juntas de unión longitudinales así
que se reduce el número de elementos mecánicos de fijación. En consecuencia se reducen los
posibles puntos de entrada de agua y se reducen el número de remates y limahoyas.
Nuevamente se presenta un ahorro en piezas, material, mano de obra y su posterior
mantenimiento.
2.6 PROCESO DE FABRICACIÓN DE UNA CHAPA DE ACERO
CONFORMADA EN FRÍO
El proceso de fabricación de cualquier elemento de chapa de acero conformada en frío
empieza a partir de una bobina de acero. Esta bobina de chapa de acero se obtiene por
laminación en caliente. Las características dimensionales de la chapa que conforma una
bobina obtenida por laminación en caliente suele ser de 2-25mm de grosor y hasta 2.250mm
de ancho. Posteriormente mediante un proceso de laminado en frío se puede reducir el grosor
del material. En la figura siguiente, Fig. 2.6, se marca la rama de obtención de chapa que se
bobinará.
Fig. 2.6
Esquema proceso de fabricación (destacando en amarillo la chapa para bobinado)
Las características dimensionales de la chapa de la bobina inicial pueden ser muy variadas. Se
adecuarán según las necesidades de las piezas a realizar. Cada bobina se caracterizará por su
anchura y su espesor de chapa. La anchura puede variar entre 50 mm hasta 1250 mm y el
Pág. 10
Memoria
espesor irá desde 0,15 mm hasta a 4 mm. El grosor de la chapa habitual de un perfil
conformado en frío oscila entre 0,6 mm y 4 mm.
La fabricación de piezas de chapa acero conformada en frío se realiza a temperatura ambiente.
En función del tipo que se quiera, el proceso de conformado en frío suele ser típicamente una
estampación, un proceso de embutido, doblado y formado con Rodillos o bien un proceso de
plegado.
Fig. 2.7
Formado con rodillos de un elemento con sección en U
En el caso que estamos estudiando, para obtener el perfil nervado de la chapa de una cubierta
curvada, ésta se conforma en primer lugar mediante un formado con Rodillos (Ver Fig. 2.7). Es
un proceso similar al de laminación en frío. La diferencia es que prevalece el doblado sobre la
compresión.
Fig. 2.8
Bobinas de chapa
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
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Las bobinas (Ver Fig. 2.8) se hacen pasar por unos rodillos que desenrollan la chapa y la hacen
pasar por otros rodillos que realizan en sí el conformado en frío. Este proceso se realiza en una
perfiladora. En la figura siguiente, Fig. 2.9 se puede ver un ejemplo. Ésta máquina contiene los
rodillos que son los que le confieren la forma y dimensiones de la greca a la chapa.
Fig. 2.9
Máquina perfiladora
La chapa curvada objeto de este proyecto tiene una segunda conformación en frío que es la
que le dota de forma curva. Ésta se realiza por estampaciones transversales (embuticiones)
entre 2 matrices. En las dos figuras siguientes, Fig. 2.10 y Fig. 2.11 se puede ver un ejemplo.
La distancia de las embuticiones se fija en función del radio del arco a obtener y de la distancia
de apoyo (luz). La profundidad y la separación de las embuticiones son los parámetros de
diseño que determinan la geometría final de la chapa, o sea, del arco que forma y tienen
relación directa con la resistencia portante máxima de la chapa.
Fig. 2.10 Máquina de estampación
Fig. 2.11 Detalle de la matriz
Pág. 12
Memoria
2.7 CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE
ACERO CONFORMADA EN FRÍO EN EL MERCADO
En el mercado actual se pueden diferenciar dos grandes tipos de cubiertas curvadas
autoportantes según sea el tipo de chapa a utilizar.
Por un lado tenemos una chapa grecada de acero conformada en frío y por otro lado la chapa
de acero conformada en frío con una sola onda. Las cubiertas además podrán ser simples o de
tipo sándwich.
Para ver algunos perfiles de chapa disponibles de varias empresas ver el ANEJO H: Perfiles
de chapa curvada en el mercado, de este proyecto, donde se muestran los diferentes
perfiles.
2.7.1 Chapa grecada de acero conformada en frío
La chapa presenta varias grecas. Éstas se colocarán una al lado de la otra y habrá un pequeño
solape entre 2 chapas. A continuación se muestran como ejemplo perfiles de la firma Hoesch,
Fig. 2.12.
Fig. 2.12 Sistema y tabla de los perfiles grecados de la empresa Hoesch
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 13
2.7.2 Chapa de acero conformada en frío con una sola onda.
La chapa presenta una sola onda. Con este tipo se pueden alcanzar luces mayores de hasta
30 m. A continuación se muestran como ejemplo los perfiles de una sola onda de la firma
Blocotelha Tabla 2.1 y Tabla 2.2
Tabla 2.1
Sistema y tabla de los perfiles nono onda de la empresa Blocotelha.
Tabla 2.2
Tabla de longitudes para perfiles mono onda de la marca Blocotelha.
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
3
Pág. 15
BASES DE DISEÑO ESTRUCTURAL
El perfil de la chapa de acero curvada que se estudia en el presente proyecto es el modelo
H68. La empresa que fabrica y comercializa dicho perfil, a la que llamaremos ChapaMet, ha
solicitado un estudio del perfil al Departament de Resistència de Materials i Estructures a
l’Enginyeria, de la Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (UPC) y este
proyecto contiene dicho estudio.
En el ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones, de este proyecto se
especifican con detalle los materiales a utilizar y se explica y se estructura todo lo necesario
para la definición del modelo utilizado, así como la toma de decisiones llevadas a cabo para
poder realizar las tablas de capacidades del perfil H68, que es el principal objetivo.
A continuación se especifican todos los datos utilizados en los análisis y cálculos para la
determinación de la resistencia del perfil de la chapa de acero curvado: las características del
acero empleado en su fabricación, la geometría, las características del cable utilizado, las
condiciones de enlace y las flechas, así como las hipótesis de carga.
3.1 DESCRIPCIÓN DEL MODELO
El diseño de un sistema constructivo de cubierta curvada autoportante de chapa de acero
conformada en frío, se lleva a cabo mediante el perfil curvado H68 de chapa de acero
conformada en frío. Se le designa perfil H68 porque tiene una altura de 68mm. Se estudia en
concreto un perfil de espesor t = 1,2mm
Se trata de una chapa trapezoidal que se curva en forma de arco de circunferencia. Debido a
su gran longitud de arco se coloca un cable en los extremos de la chapa (tirante de cable) para
contribuir a la resistencia del arco en casos de presión. Se puede ver el esquema en la
siguiente figura, Fig. 3.1. Se han realizado planos de la chapa y cable, los cuales se pueden ver
en el ANEJO I: Planos. Además en el ANEJO G: Catálogo de cables se puede ver el
catálogo de cables y de tirantes de donde se ha elegido el cable.
Fig. 3.1
Esquema de la cubierta con variabilidades de longitud y flecha
Pág. 16
Memoria
Las longitudes de arco de las cubiertas curvadas de chapa de acero conformada en frío
estudiadas en este proyecto oscilan entre los 9 m y los 14 metros. En los análisis ejecutados,
se irá incrementado la longitud en 0,5 m (o lo que se lo mismo en 500 mm) cada vez, desde los
9 m hasta los 14m. De la misma manera, las flechas del arco que describen se irán
aumentando en 200 mm desde 1 m (1000 mm) hasta los 3 m (3000 mm). Así pues, tal y como
muestra la siguiente tabla, Tabla 3.1, se realizan análisis de 121 parejas de longitud y flechas
distintas.
Tabla 3.1
Numeración de los análisis ejecutados especificando Longitud-Flecha.
Anteriormente al estudio de esta chapa curvada, el Departament de Resistència de Materials i
Estructures a l’Enginyeria, Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona, UPC,
llevó a cabo otro estudio con las chapas H30, H40 y H55. En el año 2006 Miquel CASAFONT
RIBERA y Frederic MARIMON CARVAJAL realizaron el documento [2], Informe sobre la
determinación de la capacidad de carga de los perfiles curvados h30, h40 y h55 fabricados por
la empresa Metalperfil, S.A.
El informe [2] estudiaba los perfiles curvados H30, H40 y H55 para longitudes de arco de entre
3 y 8 m. El presente proyecto trabaja sobre arcos de más longitud, de 9 a 14 m. Con lo que se
han de buscar unos modelos apropiados.
3.2 GEOMETRÍA DEL PERFIL H68 (CHAPA CURVADA)
Se estudia el perfil curvado H68 de chapa de acero conformada en frío, en concreto el que
tiene un espesor t = 1,2mm. Como puede verse en la siguiente figura, Fig. 3.2, la sección de
perfil no es simétrica respecto al eje transversal. El perfil tiene la ala inferior mucho más ancha
que la superior. La Tabla 3.2 contiene las propiedades brutas de la sección de este perfil sin
curvar.
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DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Fig. 3.2
Pág. 17
Sección transversal del perfil de chapa estudiado H68.
Para el caso de los perfiles curvados se consideran válidas las mismas propiedades
geométricas brutas. Aunque, las propiedades eficaces deben calcularse para tener en cuenta
que la resistencia del perfil se ve reducida por el efecto de las embuticiones transversales que
le dan la forma curva. Es necesario definir el área eficaz, el momento de inercia eficaz y el
módulo resistente eficaz de la sección de tal forma que se contemple este efecto de las
embuticiones de curvatura conjuntamente con el efecto de la abolladura local.
El procedimiento seguido para la determinación de las propiedades eficaces de los perfiles
curvados se describe en la Tesis Doctoral de PEDRO CASARIEGO VALES. Estudio de arcos
estructurales obtenidos por embutición a partir de paneles nervados conformados en frío.
Barcelona 2014 [10]
En la Tabla 3.3 se muestran los valores que resultan de este procedimiento de cálculo, que
serán utilizados en apartados posteriores para calcular la capacidad portante del perfil.
Cabe mencionar que las siguientes propiedades de la sección se han determinado mediante el
método de los elementos finitos. Y que a día de hoy están pendientes de verificación
experimental.
Tabla 3.2
Propiedades brutas del perfil H68 sin curvar.
Tabla 3.3
Propiedades eficaces de la sección del perfil
H68 curvado
Pág. 18
Memoria
Los perfiles se curvan en forma de arco circular definido por los parámetros: cuerda o longitud
de arco (L), flecha (f) y radio (r). Estos valores están relacionados entre sí por la siguiente
expresión:
(Ec. 3.1)
Los valores de resistencia que se calcularán de los perfiles, se presentan en función de la
Longitud del arco (o cuerda) y la flecha de éste.
Fig. 3.3
Parámetros que definen la geometría del
perfil (casos de presión)
Fig. 3.4
Parámetros que definen la geometría
del perfil (casos de succión)
Para realizar las simulaciones de los cálculos, se partirá de 2 modelos diferenciados según
sean las cargas aplicadas en la chapa.
Si las cargas son de presión, el modelo se regirá por los parámetros que aparecen en la Fig.
3.3. Se unirán los extremos del arco descrito por la chapa. Para ello se colocarán unos cables
separados cada 2,5 m (aprox. la anchura de 3 chapas, ya que cada una tiene 0,85 m de ancho)
Si las cargas son de succión, el modelo se regirá por los parámetros que aparecen en la Fig.
3.4. En ambos extremos del arco descrito por la chapa se colocarán unos elementos con una
rigidez k que simulará la rigidez de la estructura soporte.
Los cálculos se han llevado a cabo con las propiedades del acero tipo S 280 GD, según
nomenclatura del Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero Parte 1-3: Perfiles y chapas
de paredes delgadas conformadas en frío [8] y la de EAE Instrucción de Acero Estructural [5],
con:
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Pág. 19
3.3 DESCRIPCIÓN Y GEOMETRÍA DE LOS CABLES
En el ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones se hace una descripción
exhaustiva de los tipos de cable, así como también se realiza un razonamiento sobre el cable
elegido y los demás elementos que componen los tirantes de cable. En el presente
subapartado se indican el tipo de cable elegido y se muestran unas tablas resumen de los
tirantes elegidos.
3.3.1 Cables
Bajo la denominación de cable se entiende, de una manera amplia, un conjunto de alambres
que forman un cuerpo único como elemento de trabajo. Estos alambres pueden estar
enrollados helicoidalmente en una o más capas, generalmente alrededor de un alambre
central, formando los cables espirales o cordones, los cuales, enrollados a su vez
helicoidalmente alrededor de un núcleo o alma, forman los cables de cordones múltiples.
La composición de un cable se designa por el número de sus cordones, la composición de
estos y el tipo de alma
Fig. 3.5
Designación de las partes de un cable
Fig. 3.6
Cable rígido, flexible y semirígido
Dependiendo de la construcción del cable metálico se obtienen unas estructuras más rígidas
que otras con resistencias diferentes para un mismo diámetro. Con mayor concentración de
masa metálica por mm2, se tiene mayor resistencia pero también menor flexibilidad. Utilizando
el concepto de flexibilidad podemos subdividir los cables en rígidos (Presentan el módulo
elástico más elevado de los cables de acero), flexibles (Utilizados cuando se precisa flexibilidad
durante el trabajo del cable como en paso por poleas, enrollamiento en tambores, etc.) y
semirígidos.
3.3.2 Elección del cable
Cable elegido: 7x19 Acero inoxidable AISI316 cable = 16 mm, con una sección metálica de,
Acable= 111 mm2, E=100.000 N/mm2 y una resistencia del tirante Nu = 12.240kg  120.074N 
120kN
Las características de los tirantes elegidos se resumen en las 2 tablas siguientes:
Pág. 20
Memoria
Tabla 3.4
TIRANTE DE CABLE de longitud variable, de 9 hasta 12 m
Tabla 3.5
TIRANTE DE CABLE de longitud variable, de 12 hasta 14 m
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3.4 CONDICIONES DE ENLACE
En las figuras, Fig. 3.3 y Fig. 3.4, de la pág. 18 se muestran los 2 casos de modelos que se
realizan para hacer este estudio, tal y como se ha comentado anteriormente.
Para el MODELO 1, caso de presión, los enlaces en los extremos del perfil se tratan de la
siguiente forma:
-En la dirección vertical se impone un desplazamiento nulo.
-En la dirección horizontal y el extremo izquierdo se impone un desplazamiento
nulo.
-En la dirección horizontal y el extremo derecho se considera un desplazamiento
posible
Para el MODELO 2, caso de succión, los enlaces en los extremos del perfil se tratan de la
siguiente forma:
-En la dirección vertical se impone un desplazamiento nulo.
-En la dirección horizontal se considera un enlace de rigidez k en cada extremo,
que simulará la rigidez de la estructura soporte.
Se estudia para diferentes valores de K (N/mm cada m):
K=250, K=350, K=550 y K=750
3.5 FLECHAS VERTICALES ADMISIBLES
En un inicio, los casos a estudiar se calculan teniendo en cuenta que el ELS estado límite de
servicio cumpla con una flecha máxima vertical de L/200.
Se mantuvo una reunión con ChapaMet para explicarles cómo se estaba realizando el estudio
y de qué datos se partiría para realizarlo. Después de ver algunos resultados que el estudio
arrojaba, ChapaMet indica que consideran la flecha máxima admisible que se está utilizando
demasiado restrictiva y que se podría cambiar por una flecha máxima de L/150.
Después de consultar diferentes fuentes de estructuras como puede ser el libro de Ramón
Argüelles Estructura de acero [1] se consideran admisibles flechas de L/150. Ahora bien, la
limitación de flecha de L/150 se considera adecuada si se estuviera diseñando un elemento de
cerramiento convencional, con una función estructural secundaria. En el caso de la cubierta
autoportante curvada, su función estructural es principal. Por esta razón, se cree conveniente
utilizar una limitación de flecha más restrictiva, de L/180, que es una limitación común en
correas, un elemento con función estructural.
Pág. 22
Memoria
Después de volverlo a comentar con ChapaMet, al final se decide calcular por duplicado los
resultados de todas las situaciones de este proyecto, para una flecha máxima admisible de
L/150 y para otra de L/200.
Para tal fin, cada cálculo se ejecutará 2 veces. La primera vez, para que se cumpla con la
especificación:
Flecha < Fadm
Siendo
(Ec. 3.2)
Fadm = L/150
Y la segunda vez, para que cumpla con la misma especificación, (Ec. 3.2) pero en cambio,
siendo:
Fadm = L/200
El programa con el que se realizarán los cálculos, Ansys, (por medio de unos scripts o macros
que se diseñan) escribe un fichero de resultados por separado, para cada una de estas dos
flechas máximas admisibles
3.6 COEFICIENTES DE
CONSIDERADAS
SEGURIDAD
DE
LAS
ACCIONES
Para el Estado Límite Último, el cálculo se lleva a cabo aplicando la siguiente combinación de
cargas:
(Ec. 3.3)
Dónde:
G
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones permanentes. Se le
asigna un valor de
Q
G = 1,35
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones variables. Se le asigna
un valor de
Q = 1,50
qG
Es una acción permanente. Se tiene en cuenta únicamente la acción del peso
propio del perfil.
qQ
Es una acción variable.
Los coeficientes de seguridad adoptados para el Estado Límite Último son: G = 1,35 y Q = 1,50
tal y como marca la EAE Instrucción de Acero Estructural [5].
Para el Estado Límite de Servicio (cálculo del desplazamiento vertical máximo y cálculo de las
reacciones horizontales en los apoyos), el cálculo se lleva a cabo aplicando la misma
combinación de cargas:
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
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Pág. 23
(Ec. 3.3)
Dónde:
G
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones permanentes. Se le
asigna un valor de
Q
G =1
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones variables. Se le asigna
un valor de
Q = 1
qG
Es una acción permanente. Se tiene en cuenta únicamente la acción del peso
propio del perfil.
qQ
Es una acción variable.
Los coeficientes G y Q para el estado Límite de Servicio se tomarán valor igual a 1, para las
mismas hipótesis de carga que para el Estado Límite Último, también según la EAE [5],
Cuando se proceda a la verificación de los elementos de sujeción del perfil, como el cálculo de
la reacción horizontal en los apoyos se realiza con los coeficientes G= Q=1, o sea, para el
Estado Límite de Servicio, las reacciones indicadas en las tablas se deberán multiplicar por el
coeficiente de seguridad que especifique el fabricante del sistema de fijación.
3.7 HIPÓTESIS DE CARGA CONSIDERADAS
Se consideran las siguientes 6 hipótesis de carga distintas, que son función de la acción
variable, tal y como podemos ver en las figuras, Fig. 3.8 y Fig. 3.9, además de 2 hipótesis de
combinación de viento y nieve.
1)
Hipótesis gravitatoria uniforme, (caso de actuar la nieve uniformemente).
2)
Hipótesis gravitatoria no uniforme (caso de actuar la nieve no uniformemente, es decir,
con acumulación en uno de los 2 lados de la chapa).
3)
Hipótesis de carga puntual centrada (caso en el que una persona esté encima de la
chapa realizando labores de mantenimiento y se sitúe en el centro del arco)
4)
Hipótesis de carga puntual descentrada (caso en el que una persona esté encima de
la chapa realizando labores de mantenimiento y se sitúe a L/4 del arco)
5)
Hipótesis de succión uniforme (caso en el que el viento actúe a succión uniforme)
“Viento frontal”
6)
Hipótesis de viento o succión y/o presión no uniforme (caso en el que el viento no
actúe uniformemente en toda la chapa curva) “Viento lateral”
Pág. 24
Memoria
Hipótesis 6
Viento lateral
Hipótesis 5
Viento frontal
Fig. 3.7
Dirección viento frontal y viento lateral
Dentro de la hipótesis 6 de viento o succión y/o presión no uniforme, tal y como se ve más
adelante se han considerado diferentes casos. Estos casos de la hipótesis 6, se diferenciarán
entre sí dependiendo del tipo de edificación dónde se instale la cubierta curvada autoportante
de chapa de acero conformada en frío, que podrá ser:
●
●
●
Edificio cerrado
Edificio con grandes huecos
Marquesina
Los esquemas de los diferentes casos de esta hipótesis 6 de viento, succión y/o presión se
encuentran en la Tabla 3.6
Las 2 hipótesis de combinación de viento y nieve que también se han considerado son:
COMBINACIÓN 1)
Hipótesis gravitatoria uniforme + Hipótesis de presión no uniforme
(caso de actuar la nieve uniformemente y que el viento actúe de una
forma no uniforme en toda la cubierta curvada, viento lateral)
COMBINACIÓN 2)
Hipótesis gravitatoria no uniforme + Hipótesis de viento no uniforme
(caso de actuar la nieve no uniformemente, con acumulación en uno
de los 2 lados y que el viento actúe de una forma no uniforme en
toda la cubierta curvada, viento lateral)
En la Tabla 3.9 se recogen los esquemas de las hipótesis de COMBINACIÓN estudiadas.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
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Pág. 25
HIPÓTESIS DE CARGAS CONSIDERADAS
Q
Fig. 3.8
Hipótesis de carga 1, 2 y 3
Pág. 26
Memoria
Fig. 3.9
Hipótesis de carga 4, 5 y 6
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Pág. 27
3.7.1 Coeficientes 1, 2 y 3 para las hipótesis 2 y 6
Tal y como se puede observar en las figuras Fig. 3.8 y Fig. 3.9, en las hipótesis de carga no
uniforme (nieve no uniforme y viento no uniforme), la carga va multiplicada por unos
coeficientes . En el caso de la nieve serán 2 coeficientes 1 y 2 y se llamarán coeficientes de
forma. En el caso del viento serán 3 coeficientes 1, 2 y 3 y será los coeficientes eólicos o de
presión.
Se puede ver la el proceso de la determinación de estos coeficientes  y sus valores en el
ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones
3.7.2 Estudio de las hipótesis de viento no uniforme, viento lateral.
Se hace un estudio de los diferentes casos de la hipótesis 6 para determinar cuáles son los
más desfavorables y decidir así, de entre todos ellos, de cuales se realizaran las tablas de
capacidades. En este estudio de esta hipótesis 6 de viento o succión y/o presión no uniforme,
viento lateral, los casos que se tienen en cuenta son:
●
●
●
Caso 1 (Edificio cerrado)
o
Caso 1a (Todo succión)
o
Caso 1b (Parte Presión, parte succión)
Caso 2 (Edificio con grandes huecos)
o
Caso 2a (presión interior):
Caso 1a + Presión Interior
o
Caso 2b (succión interior):
Caso 1b + Succión Interior
Caso 3 (Marquesina, asimilada a marquesina a 2 aguas)
o
Caso 3a (succión)
o
Caso 3b (presión)
Este estudio consiste en calcular los mismos valores que luego se calcularán para realizar las
tablas de capacidades, pero sólo de algunas situaciones de cada caso. En vez de calcular 121
situaciones, que son las que se estudian al hacer cada una de las tablas de capacidad, en este
estudio se deciden analizar 3 muestras de parejas Longitud-flecha de cada caso. Éstas tienen
las siguientes longitudes de arco y flecha:
L=9000 y f=1000
L=12000 y f=2000
L=14000 y f=3000
Pág. 28
Memoria
En los casos de carga asimétrica, 1a, 1b, 2a y 2b, se estudian los modelos introduciendo una
imperfección según el primer modo de pandeo (Ver Fig. 3.11). Se realiza el estudio
introduciendo esta imperfección primero hacia un lado y luego hacia el otro lado.
Fig. 3.10 Esquema de carga de los casos 1a, 1b, 2a y 2b
Es decir, primero implementando las cargas de izquierda a derecha de la siguiente forma:
3·qQ
2·qQ
1·qQ
2·qQ
3·qQ
Y después de esta otra forma:
1·qQ
1
1
DISPLACEMENT
DISPLACEMENT
APR 17 2016
13:43:09
STEP=1
SUB =1
FREQ=5.61731
DMX =.214075
APR 17 2016
13:45:27
STEP=1
SUB =2
FREQ=12.9065
DMX =.275803
Y
Z
X
Y
Z
Fig. 3.11 Forma del primer modo pandeo del arco
X
Fig. 3.12 Forma del segundo modo pandeo del
arco
En los casos de carga simétrica, 3a y 3b además de estudiar los modelos introduciendo una
imperfección según el primer modo de pandeo, también se hará para el segundo modo de
pandeo (ver Fig. 3.12). Asimismo el estudio con este segundo modo de pandeo se realizará
introduciendo la imperfección hacia arriba y después también hacia abajo.
Se diseña una macro de Ansys para cada combinación o permutación y se calculan las cargas
máximas de la chapa curvada para cada una de las 3 muestras anteriores de cada
permutación; carga última (qul) y carga de servicio (qels).
En la Tabla 3.6 se muestran los casos evaluados y sus esquemas de carga, y en la Tabla 3.7
se muestran las permutaciones tenidas en cuenta.
En el ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones se pueden ver con detalle
todos los valores y el estudio realizado. También se razona sobre la conclusión a la que se
llega.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Tabla 3.6
Casos de la hipótesis 6 de viento no uniforme
Pág. 29
Pág. 30
Memoria
Tabla 3.7
Permutaciones estudiadas de la hipótesis 6 de viento no uniforme
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Tabla 3.8
Resultado combinaciones caso 3a
Pág. 31
Pág. 32
Memoria
En la tabla anterior Tabla 3.8 se muestran los resultados para las permutaciones del caso 3a
En ella se han marcado, en color rojo, el valor menor de las cargas, y en verde, el valor mayor.
En la columna de la derecha se hace referencia a la permutación más desfavorable. Para ver
los resultados de todas las combinaciones tenidas en cuenta, ver el ANEJO A: Descripción
del modelo y toma de decisiones
Una vez hecho el estudio, con todos los resultados evaluados, se observan que las
combinaciones más desfavorables o más restrictivas de cada caso son:

CASO 1:
Caso 1a_mod1_Carga al revés (succión)

CASO 2:
Caso 2a_mod1_Carga al revés (succión)

CASO 3:
Caso 3a_mod2_imperfección hacia abajo (succión)
Caso 3b_mod1 (presión)
La conclusión que se extrae de este estudio es por tanto, que de todas las permutaciones
estudiadas, nos podemos quedar con las anteriores, que son más restrictivas.
Por tanto, estas 4 combinaciones serán las que se estudien para la hipótesis 6 de viento no
uniforme o viento lateral, a la hora de realizar las tablas de capacidades del perfil H68.
En este estudio se observa a su vez, que todas las combinaciones de succión se podrían
englobar en: Caso 3a_mod2_imperfección hacia abajo. Ya que ésta última es la más restrictiva
de todas.
Por tanto si se desearan simplificar los casos a estudiar, podrían tenerse en cuenta sólo las
situaciones más desfavorables del caso 3 (marquesina)
Caso 3a_mod2_imperfección hacia abajo (succión)
Hipótesis 6 simplificada
Caso 3b_mod1 (presión)
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 33
3.7.3 COMBINACIÓN 1 y COMBINACIÓN 2 de hipótesis
En la Tabla 3.9 se exponen los esquemas de las combinaciones de carga estudiados:
COMBINACIÓN 1 Y COMBINACIÓN 2
El estudio de estas combinaciones consiste en calcular algunos casos de cada hipótesis de
combinación y observar si se pueden equiparar a alguna única hipótesis estudiada o bien a
alguna combinación de ellas sin necesidad de calcular y generar completamente nuevas tablas
de capacidad.
+
+
Tabla 3.9
Combinaciones de hipótesis estudiadas
Pág. 34
Memoria
Para ello se deciden estudiar 3 muestras de parejas Longitud-flecha de cada caso, las mismas
que en el estudio de las hipótesis de viento no uniforme. Éstas tienen las siguientes longitudes
de arco y flecha:
L=9000 y f=1000
L=12000 y f=2000
L=14000 y f=3000
3.7.4 Estudio de la COMBINACIÓN 1
Hipótesis gravitatoria uniforme + Hipótesis de presión no uniforme
(Caso de actuar la nieve uniformemente y que el viento actúe de una forma no uniforme en
toda la cubierta curvada)
Se asigna a esta COMBINACIÓN 1 el 50% de la hipótesis 1 y 50% de la hipótesis 6 caso 3b.
En la siguiente tabla, Tabla 3.10 se muestran los esquemas de las hipótesis combinadas y su
contribución. Luego, se calculan las cargas máximas de la chapa curvada para los 3 casos
anteriores, carga última (qul) y carga de servicio (qels).
Tabla 3.10 COMBINACIÓN 1: situación estudiada
De la misma forma que en la COMBINACIÓN 1, se diseñan otras combinaciones de
comparación, en las que la carga proviene del 50 % de la nieve uniforme y el otro 50 % de otra
carga distribuida uniforme gravitatoria multiplicada por un coeficiente. Tal y como se muestra en
la siguiente tabla, Tabla 3.11, estas combinaciones de comparación se realizan para los
coeficientes: 1,30; 1,24; 1,15 y 1.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 35
Después se comparan los resultados de todos los casos calculados.
x Coef
Tabla 3.11 COMBINACIÓN 1: situaciones comparadas
Con esto se quiere estudiar la posibilidad de asimilar la parte de la carga de viento de la
COMBINACIÓN 1 de hipótesis, a una carga distribuida uniforme gravitatoria multiplicada por un
coeficiente.
En el ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones se pueden ver con detalle
todos los valores y el estudio realizado. También se razona sobre la conclusión a la que se
llega.
Tal y como se puede leer en el subapartado Conclusión del estudio de la COMBINACIÓN 1,
del ANEJO A esta combinación donde el 50 % de la carga es debida a la distribución uniforme
de nieve y el otro 50% proviene del viento no uniforme de presión (50% hipótesis 1 y 50%
hipótesis 6 caso 3b) se puede sustituir por el estudio único de la hipótesis 1 (distribución
uniforme de carga gravitatoria)
Pág. 36
Memoria
3.7.5 Estudio de la COMBINACIÓN 2
Hipótesis gravitatoria no uniforme + Hipótesis de succión y/o presión no uniforme.
(Caso de actuar la nieve no uniformemente, es decir, con acumulación en uno de los 2 lados de
la chapa y que el viento actúe de una forma no uniforme en toda la cubierta curvada)
En esta combinación se une la hipótesis 2 (nieve no uniforme) con la hipótesis 6 caso 1b.
Se asignan a esta COMBINACIÓN 2 varias situaciones de porcentaje variable de la hipótesis 1
y de porcentaje variable también de la hipótesis 6 caso 1b. (ver Tabla 3.12). Se calculan las
cargas máximas de la chapa curvada para los 3 casos mencionados anteriores, y para cada
una de las situaciones; carga última (qul) y carga de servicio (qels).
Tabla 3.12 COMBINACIÓN 2: situaciones estudiada
En el ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones se pueden apreciar
detalladamente todos los valores y el estudio realizado. Además se explica la conclusión a la
que se llega.
Del subapartado Conclusión del estudio de la COMBINACIÓN 2, del ANEJO A se puede
extraer que esta combinación donde se combina la hipótesis 2 (nieve no uniforme) con la
hipótesis 6 caso 1b (viento no uniforme) se puede sustituir por el estudio por separado de la
hipótesis 2 y la hipótesis 6 caso 1b.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
4
Pág. 37
ANÁLISIS Y DIMENSIONADO DE LA CUBIERTA
En este apartado se explica el método del análisis llevado a cabo y las verificaciones
realizadas. También se explica cómo se calculan las rigideces de los soportes de la cubierta
autoportante curvada necesarias para el caso de succión.
4.1 MÉTODO DE ANÁLISIS DEL ARCO
La simulación de las diferentes hipótesis de carga, de la cubierta curva autoportante, se lleva a
cabo mediante el método de los elementos finitos, con el programa comercial ANSYS. Se
modeliza la cubierta como un arco.
Se trata de un análisis con un modelo bidimensional en el que el arco se divide en 40
elementos barra, elementos BEAM 3 de ANSYS. En el caso de presión, (MODELO 1) entre los
extremos del arco se colocará un cable aproximadamente cada 2,5 metros, que se modelará
con un elemento LINK 180 de ANSYS (lineal). Además, en los apoyos extremos, para el caso
de succión (MODELO 2, caso de que el cable no esté traccionado), se colocan elementos tipo
resorte, elementos COMBIN 14 de ANSYS, para introducir la rigidez del apoyo horizontal.
Para obtener más información de los elementos de ANSYS utilizados, se puede consultar el
ANEJO C: Método elementos finitos y ANSYS
Todo el análisis se realiza por 1 metro de ancho de perfil. De forma que los valores de las
cargas introducidas, así como otras variables necesarias estarán referenciadas a ese 1 metro
de perfil.
Se realizará un análisis material elástico geométricamente no lineal, introduciendo para ello una
imperfección.
Las propiedades de la sección de los elementos barra son las propiedades eficaces indicadas
en la Tabla 3.3. Todas las propiedades que en ella aparecen (t, Aef, Ieff, Weff-, Weff+, PP) son
necesarias para los cálculos a realizar. Además también serán necesarias:
⁄
⁄
Las características del cable elegido (elemento lineal) se resumen en la Tabla 3.4 y la Tabla
3.5. Las propiedades necesarias para realizar el estudio son las siguientes:
⁄
Pág. 38
Memoria
Como la simulación se realiza por 1 metro de ancho de perfil y el cable se colocará cada 2,5
metros, el área del cable, Acable, así como la tensión de rotura de éste, Nu, en la modelización se
dividirá por los 2,5 metros
Las rigideces horizontales en apoyos para casos en que el cable no esté traccionado serán
igual a las rigideces de los elementos resorte que se han especificado en el apartado 3.4
CONDICIONES DE ENLACE: K=250, K=350, K=550 y K=750 (N/mm cada m)
Las siguientes 2 figuras, Fig. 4.1 y Fig. 4.2, muestran el modelo de un arco de longitud 10 m y
flecha 2m, para los casos de presión uniforme y succión uniforme.
1
ELEMENTS
NOV 29 2015
13:32:51
ELEM NUM
U
Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
13
16
14 15
22 23 24 25
17 18 19 20Z 21 X
26 27
28 29
30
31
Leyenda números
32
33
34
35
41
Fig. 4.1
36
37
38
39
40
1 al 40
41
Elem. Barra BEAM 3
Elem. cable LINK 180
Modelo 1 en ANSYS (Presión): numeración de elementos.
1
ELEMENTS
NOV 30 2015
11:44:19
ELEM NUM
U
Y
1
41
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
13 14
15
20Z 21 X
22 23 24 25
16 17 18 19
Fig. 4.2
26 27
28 29
30
31
Leyenda números
32
33
34
35
36
37
38
39
40
42
1 al 40
41 y 42
Elem. Barra BEAM 3
Elem. Resorte COMBIN 14
Modelo 2 en ANSYS (Succión): numeración de elementos.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 39
El análisis de los arcos se lleva a cabo en dos etapas. La primera etapa consiste en un análisis
lineal de pandeo a partir del cual se determinan los cinco primeros modos propios de
inestabilidad. De los cinco calculados, se almacena el de menor carga elástica (que será el
primer modo de pandeo) Fig. 4.3, para ser utilizados en la segunda etapa.
1
DISPLACEMENT
NOV 29 2015
13:53:23
STEP=1
SUB =1
FREQ=4.07286
DMX =.212082
Y
Z
Fig. 4.3
X
Primer modo de inestabilidad o pandeo.
El primer paso de la segunda etapa es introducir una imperfección a la geometría inicial del
arco. Se selecciona como forma de imperfección la que corresponde al primer modo de
pandeo. El valor de su amplitud, (ver Fig. 4.4), se escoge igual a: e0=400/L tal y como se
especifica para arcos en el Eurocódigo 3 Parte 2 [7], (ver figura Fig. 4.5).
Fig. 4.4
Fig. 4.5
Imperfecciones iniciales e0 según el primer modo de inestabilidad.
Magnitud y forma de la imperfección a considerar en arcos [7].
Pág. 40
Memoria
A continuación, se lleva a cabo un análisis geométrico no lineal de material elástico, del arco.
Este análisis se resuelve aplicando el método de Newton-Raphson completo, incremental e
iterativo, con un mínimo de 20 pasos de carga.
Todo este proceso se realiza para las seis hipótesis de carga y para cada una de las parejas L-f
(longitud-flecha) que aparecen en las tablas, para cada uno de los casos a estudiar de la
hipótesis 6 y para cada K de las hipótesis 5 y 6, que son de succión.
4.1.1 Método de Newton-Raphson completo
Para resolver una estructura por el método lineal de cálculo es suficiente resolver un sistema
de ecuaciones una sola vez. En cambio, si se quiere realizar un estudio no lineal, el cálculo es
bastante más complejo.
La característica principal del método no lineal de cálculo es que tiene en cuenta que las cargas
inicialmente aplicadas a la estructura tendrán un efecto diferente si se tiene en cuenta que la
estructura se va deformando a la vez que nota el efecto de las cargas externas.
El procedimiento utilizado para ejecutar el cálculo no lineal en este proyecto será el método de
Newton-Raphson completo. Este método es incremental e iterativo.
Se divide la carga total aplicada Fa que solicita a una estructura en n porciones
Fan
(que no
necesariamente han de ser iguales). Estas n fracciones de carga se aplican de manera
incremental (porción a porción) hasta llegar a la carga total.
Para cada una de las fracciones de carga en que se discretiza la estructura, se realizan el
número de iteraciones necesarias para que la diferencia entre la carga prefijada y la carga real
converja (ver Fig. 4.6)
𝐹𝑎
COMPORTAMIENTO
REAL
𝐹1𝑎
(DESPLAZAMIENTO)
Fig. 4.6
Método Newton-Raphson completo
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 41
4.2 COMPROBACIONES EFECTUADAS
4.2.1 Verificación de los perfiles curvados
Se consideran los perfiles curvados como elementos sometidos a flexión y compresión, y como
tales, según la EAE Instrucción de Acero Estructural [5] y el Eurocódigo 3, parte 1-1 [7] se
deberán verificar las siguientes condiciones:
(Ec. 4.1)
(Ec. 4.2)
Dónde:
NEd, My,Ed, Mz,Ed
Valores de cálculo del esfuerzo axil de compresión y de los momentos
flectores máximos a lo largo del elemento alrededor de los ejes y-y y z-z
respectivamente.
My,Ed, Mz,Ed
Momentos adicionales debidos al desplazamiento del centro de gravedad
del área eficaz Aeff con respecto al centro de gravedad de la sección
transversal bruta.
y, z
Coeficientes de reducción para pandeo por flexión.
LT
Coeficiente de reducción para pandeo lateral (elementos no susceptibles a
deformaciones por torsión LT =1,0).
kyy, kyz, kzy, kzz
Coeficientes de interacción.
Como el análisis que se realiza es un análisis geométricamente no lineal, en el que se tienen
en cuenta las imperfecciones geométricas, no será necesario emplear los factores de
reducción para elementos sometidos a compresión, (y, z), ni los factores de interacción
debido a la combinación de compresión y momento, (kyy, kyz, kzy, kzz).
No tendremos en cuenta la excentricidad, con lo que tampoco tendremos My,Ed, Mz,Ed
Pág. 42
Memoria
Además, como el cálculo se realiza en el plano, las dos ecuaciones anteriores se reducen a la
siguiente:
(Ec. 4.3)
dónde:
NEd
es el esfuerzo normal obtenido en los análisis.
Mz,Ed
es el momento flector.
Nc,Rd
es el esfuerzo normal resistente a compresión, calculado teniendo en
cuenta el área eficaz de la sección
es el momento resistente a flexión, calculado teniendo en cuenta el
módulo resistente eficaz
Mcz,Rd
Tabla 4.1
Tabla 35.3.a de la EAE [5] Valores de NRk=fy Ai, Mi,Rk=fy Wi y Mi,Ed
Como el perfil curvado de chapa de acero conformado en frío es de sección tipo 4, y teniendo
en cuenta la Tabla 4.1, se tiene:
(Ec. 4.4)
1
(Ec. 4.5)
Dónde:
Aeff
Es el área eficaz de la sección.
fy
Límite elástico del acero
M1
Coeficiente de seguridad de resistencia de elementos estructurales
frente a inestabilidad para estados límite últimos. M1 =1
Weff
es el módulo resistente eficaz
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 43
La comprobación se realiza en las secciones de momento positivo máximo, momento negativo
máximo y esfuerzo normal máximo.
En realidad, todo el procedimiento es iterativo. Se deben repetir los análisis hasta que la carga
aplicada qQ resulta con unos valores de NEd i Mz,Ed que cumplen la expresión de verificación:
(Ec. 4.6)
4.2.2 Verificación de los tirantes de cable
En los casos dónde el cable forma parte del modelo, se ha incluido la siguiente comprobación:
Nc < Nu(ml)
(Ec. 4.7)
Donde Nc es la carga calculada del cable por metro lineal de chapa y, Nu(ml) la Carga de rotura
del tirante de cable por metro de chapa, calculada tal y como se explica en el ANEJO A:
Descripción del modelo y toma de decisiones
Del Catálogo de Tirantes de la firma Cables Estructurales, se extrae Nu y consecuentemente
Nu(ml) que se utilizará para la comprobación.
Cuando esto no se verifique, se anotará el resultado en un archivo de rotura de cable. De esta
forma se tendrá controlado si en algún momento o situación no aguanta el cable. Y podrá
sustituirse por otro.
4.2.3 Verificación de la flecha
Tal y como se describe en el apartado 3.5 FLECHAS VERTICALES de esta memoria, se
decide calcular por duplicado los resultados de todas las situaciones de este proyecto, para una
flecha máxima admisible de L/150 y para otra de L/200
Para ello, una vez calculada la qQ que obtiene unos valores de NEd y Mz,Ed que cumplen la
expresión de verificación anterior (Ec. 4.6) se comprueban las fechas máximas admisibles de
L/150 y de L/200.
Primero siendo Fadm = L/150 se calcula qELS de la carga qQ calculada, (Siendo qELS la carga en
el estado límite de servicio). Con esa qELS se mira la Flecha y se comprueba la (Ec. 3.2)
mencionada en el capítulo 3:
Flecha < Fadm
(Ec. 3.2)
Si no se cumple, se va bajando iterativamente qELS hasta que por fin se cumpla la ecuación
anterior (Ec. 3.2)
Pág. 44
Memoria
Con la misma qELS anterior, se vuelve a mirar la Flecha y se realiza la misma comprobación
(Ec. 3.2) pero ahora con Fadm = L/200
Se procede de la misma manera. Si no se cumple la expresión se va bajando iterativamente
qELS hasta que por fin la cumpla.
De esta manera se obtienen 2 valores para qELS diferentes para cada carga qQ calculada. En el
caso que la flecha obtenida cumpla para L/150 y también para L/200 a la vez, se obtendrá un
mismo valor para qELS
4.2.4
Datos calculados cumpliendo las verificaciones
Los valores que se calcularán mediante cálculos iterativos se presentarán en las tablas de
capacidad del ANEJO E: Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68. Se
realizarán diferentes tablas para cada una de las hipótesis estudiadas. En ellas aparecerán la
carga qQ para el estado último de servicio, qELS para una flecha máxima admisible de L/150,
desplazamiento horizontal de los apoyos para una flecha máxima admisible de L/150, qELS para
una flecha máxima admisible de L/200, desplazamiento horizontal de los apoyos para una
flecha máxima admisible de L/200, en el caso de succión, las reacciones horizontales en los
apoyos, y en los casos que en la simulación hay cable, el axil de éste.
4.3 ENSAYOS EXPERIMENTALES
Se ha de realizar ensayos experimentales que contrasten con los resultados obtenidos por
medio de las simulaciones realizadas, con el fin de verificar toda la metodología y
procedimientos presentados para el cálculo de los perfiles curvados. A día de hoy este
contraste experimental está todavía pendiente de realizar.
4.4 RIGIDECES DE LOS SOPORTES DE LA CUBIERTA (caso
succión)
Las rigideces que se han estudiado en los apoyos se pueden conseguir fácilmente con perfiles
laminados convencionales.
Para calcular la rigidez se tendrá en cuenta la altura del soporte (H), la distancia entre soportes
(s) y el tipo de perfil del soporte.
Se definen los soportes como barras empotradas en un extremo y libres en el otro extremo. Es
decir, como vigas en voladizo con una carga puntual en el extremo opuesto al empotramiento.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 45
El desplazamiento máximo (max) será el que se expresa según en la ecuación (Ec. 4.8)
s
H
Fig. 4.7
Esquema de la estructura. Altura y separación de pilares
max
F
H

(Ec. 4.8)
Definimos la rigidez k como el cociente entre la fuerza perpendicular a una viga en voladizo, en
el extremo y el desplazamiento máximo (max) de ese extremo.

Entonces, teniendo en cuenta la (Ec. 4.8):
(Ec. 4.9)
La rigidez K según la separación entre soportes será:
(Ec. 4.10)
La Fig. 4.7 muestra el esquema de la estructura. En él se marca la altura y separación de
pilares que se ha de tener en cuenta para el cálculo de la rigidez K.
A continuación, en la Tabla 4.2 se muestran las rigideces de soportes de perfil laminado tipo
HEB según la separación entre pilares de 2 m a 7 m para el caso de altura de soporte de 5 m.
Están marcados en azul los casos que tienen una K>250.
Pág. 46
Memoria
Por ejemplo, para el caso de K=250, se podían poner soportes HEB-260 separados a 3 m o
soportes HEB-300 separados a 5 m, o soportes HEB-320 separados a 6 m, o soportes HEB340 separados a 7 m.
HEB
H = 5m
K
PERFIL
INERCIAS
RIGIDEZ HEB
4
RIGIDEZ EN FUNCIÓN DE LA SEPARACIÓN ENTRE PILARES
s
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
m
HEB-100
I=
4495400
mm
22,66
N/mm
11,33
7,55
5,66
4,53
3,78
3,24
N/mm/m
HEB-120
I=
8643700
mm
4
43,56
N/mm
21,78
14,52
10,89
8,71
7,26
6,22
N/mm/m
HEB-140
I=
15092300
mm4
76,07
N/mm
38,03
25,36
19,02
15,21
12,68
10,87
N/mm/m
4
HEB-160
I=
24920000
mm
125,60
N/mm
62,80
41,87
31,40
25,12
20,93
17,94
N/mm/m
HEB-180
I=
38311300
mm4
193,09
N/mm
96,54
64,36
48,27
38,62
32,18
27,58
N/mm/m
HEB-200
I=
56961700
mm4
287,09
N/mm
143,54
95,70
71,77
57,42
47,85
41,01
N/mm/m
HEB-220
I=
80909600
mm4
407,78
N/mm
203,89
135,93
101,95
81,56
67,96
58,25
N/mm/m
4
HEB-240
I=
112592900
mm
567,47
N/mm
283,73
189,16
141,87
113,49
94,58
81,07
N/mm/m
HEB-260
I=
149194100
mm4
751,94
N/mm
375,97
250,65
187,98
150,39
125,32
107,42
N/mm/m
HEB-280
I=
192702500
mm4
971,22
N/mm
485,61
323,74
242,81
194,24
161,87
138,75
N/mm/m
4
HEB-300
I=
251656500
mm
1268,35
N/mm
634,17
422,78
317,09
253,67
211,39
181,19
N/mm/m
HEB-320
I=
308235100
mm4
1553,50
N/mm
776,75
517,83
388,38
310,70
258,92
221,93
N/mm/m
HEB-340
I=
366563600
mm4
1847,48
N/mm
923,74
615,83
461,87
369,50
307,91
263,93
N/mm/m
4
HEB-360
I=
431934200
mm
2176,95
N/mm
1088,47
725,65
544,24
435,39
362,82
310,99
N/mm/m
HEB-400
I=
576804800
mm4
2907,10
N/mm
1453,55
969,03
726,77
581,42
484,52
415,30
N/mm/m
HEB-450
I=
798875200
mm4
4026,33
N/mm
2013,17
1342,11
1006,58
805,27
671,06
575,19
N/mm/m
HEB-500
I=
1071757300
mm4
5401,66
N/mm
2700,83
1800,55
1350,41
1080,33
900,28
771,67
N/mm/m
4
HEB-550
I=
1366908100
mm
6889,22
N/mm
3444,61
2296,41
1722,30
1377,84
1148,20
984,17
N/mm/m
HEB-600
I=
1710410400
mm4
8620,47
N/mm
4310,23
2873,49
2155,12
1724,09
1436,74
1231,50
N/mm/m
Tabla 4.2
K de soportes de perfiles HEB para separaciones entre 2 y 7 m.
Se confeccionará una tabla para cada tipo de perfil del soporte (en este proyecto se evalúan los
tipos IPE, HEA y HEB) y cada altura posible del pilar (en este proyecto se tomara el rango de
alturas de H= 3m hasta H=8m de 0,5m en 0,5m). Con lo que se obtienen 33 tablas diferentes
de rigideces de los soportes en función de la separación entre éstos. Todas estas tablas se
recogen en el ANEJO B: hojas de cálculo. Para ver cualquiera de ellas consultar dicho anejo.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
5
Pág. 47
MACROS ANSYS
Tal y como se ha comentado anteriormente, el cálculo de los esfuerzos en las secciones del
arco se lleva a cabo mediante el método de los elementos finitos, con el programa comercial
ANSYS. Se han utilizado las versiones de ANSYS 14.0 y 15.0 ya que se ha trabajado con dos
ordenadores diferentes.
En este capítulo se describe qué son y en qué consisten las Macros o ficheros Script utilizados
para realizar las simulaciones de este proyecto. Se explica que antes de la implementación de
la Macro se ha de realizar un estudio y una estructura a seguir, para facilitar su programación.
Se enumeran los elementos utilizados en la simulación y se especifican las etapas a seguir
para obtener una solución mediante ANSYS.
Para más información sobre los ficheros Script o Macros de Ansys ver el ANEJO C: Método
elementos finitos y ANSYS y el ANEJO D: Macros Ansys.
5.1 DESCRIPCIÓN DE MACRO DE ANSYS
Para poder llegar a los resultados obtenidos en este proyecto se han desarrollado diferentes
macros para los diferentes casos estudiados.
Cada caso se ha estructurado con una macro principal y varias secundarias a las que llama la
principal.
Los ficheros de Macros de ANSYS se llaman ficheros de lenguaje APDL, lenguaje Paramétrico
de diseño de ANSYS (ANSYS Parametric Design Language)
Al programa ANSYS se le pueden introducir las órdenes mediante la Interfaz del programa (por
medio de los menús: Menú Principal y Menú utilitario), por la línea de comandos (por medio de
lenguaje APDL) o bien por la introducción de una Macro.
Una Macro de ANSYS no es más que las órdenes que se le han de dar a ANSYS para que
realice un cálculo y nos extraiga unos resultados, escritas en un fichero de texto (Script).
A la hora de realizar el estudio para las cubiertas curvadas autoportantes son muy útiles e
imprescindibles estos ficheros Macro ya que en ellos especificamos procesos iterativos y dentro
de esos procesos iterativos llamamos a su vez a otros procesos también iterativos. En nuestro
caso se hacen los cálculos iterativos para una longitud inicial y una flecha inicial del arco. Estos
cálculos van iterando hasta que se obtiene un resultado que cumpla con la condición o
Pág. 48
Memoria
condiciones impuestas. Dicho resultado entra en otros procesos iterativos hasta que se obtiene
el resultado (en nuestro caso una matriz de resultados). Cuando se ha obtenido el primer
resultado, aumenta incrementalmente la flecha y va calculando los resultados con la longitud
inicial y cada una de las flechas a estudiar. Luego, aumenta también incrementalmente la
longitud, realizando los cálculos para cada una de las longitudes y para cada una de las flechas
a estudiar.
fini
/clear
/prep7
!Espesor chapa 1.2mm
l=13500
f=1600
h=68
aef=262.97
inef=438758.64
wpos=27284.25
wneg=11956.18
pp=0.135466023*1.35
fy=280
!Características cable
fyc=1427
Ac=111/2.5
Nu=66710/2.5
!Chapa
et,1,3
r,1,aef,inef,h
mp,ex,1,210000
MP,NUXY,1,0.3
!Cable
et,2,link180,0,0,1
r,2,Ac,Ic
mp,ex,2,100000
mp,nuxy,2,0.3
*dim,matriz,array,13,1,1
*dim,matriz2,array,13,1,1
*dim,matriz3,array,13,1,1
*do,long,1,2,1
*do,fl,1,8,1
edele,all
ndele,all
numcomp,all
q=1
r=(l**2+4*f**2)/(8*f)
Fig. 5.1
Parte inicial de la Macro principal de Presión Uniforme con lenguaje APDL
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 49
La realización de estos procesos de cálculo no sería posible sin la ayuda de las Macros. Las
cuales especifican lo que se ha de ejecutar en cada momento, desde la creación del modelo, la
introducción de imperfecciones en el modelo, la asignación de cargas, la resolución por medio
de métodos no lineales, la verificación de las condiciones de tensión, desplazamientos y flecha
máximos que se le imponen, y la extracción de las soluciones; ya sean estas por medio de
valores o por medio de gráficos o diagramas.
En la figura anterior, Fig. 5.1, Se muestra la parte inicial de una Macro principal. En este caso
se trata de la Macro principal de Presión Uniforme.
El ANEJO D: Macros Ansys, contiene Macros principales utilizadas y también Macros
secundarias.
5.2 DISEÑO Y ESTRUCTURA DE LAS MACROS UTILIZADAS.
Antes de empezar a escribir una Macro es conveniente realizar un estudio preliminar. En él se
decidirán las características generales de la simulación y la estructura que tendrán el archivo o
archivos de programación, es decir la estructura de la Macro.
Lo primero de todo es establecer que es lo que se quiere modelar y con qué elementos se
realizará el estudio (es decir, definir el modelo geométrico).
Después se hace un diseño de la estructura de la Macro. Este diseño contiene a grandes
rasgos lo que pretendemos que haga la Macro. En él se especifican las condiciones que se
quieren que se cumplan y en el orden que se desea que se efectúen. Por ejemplo: cuál será la
tensión máxima que se quiere que cumpla, cuál será el desplazamiento máximo permitido en
los extremos del arco o la deformación máxima de flecha que se desea que cumpla.
Además, es conveniente establecer también en el diseño lo que se desea que aparezca en los
archivos de resultados. Como ya se verá más adelante tendremos varios archivos de
resultados. Unos archivos serán el de resultado final, el resultado propiamente que buscamos y
otros serán auxiliares para verificar y poder ir siguiendo las iteraciones que efectúa la Macro.
También como resultado se tomarán imágenes como por ejemplo diagramas de momentos,
cortantes y axiles.
El diseño contendrá entonces todo lo necesario para luego poder escribir el archivo en lenguaje
APDL siguiendo las pautas de este diseño, facilitando así su escritura.
Pág. 50
Memoria
Por último después de tener el modelo geométrico definido y el diseño de la estructura
especificada, se definirán los casos o hipótesis que se pretenden estudiar.
En nuestro caso el diseño inicial de la Macro difiere un poco del diseño final. En un inicio se
quería que la chapa cumpliera con una deformación de flecha máxima de L/200 pero después
se determinó que los resultados satisficieran una deformación máxima de flecha de L/150 y que
también salieran otros resultados satisfaciendo la flecha máxima de L/200.
5.2.1
Diseño de la macro
Las Macros que se utilizan para hacer el estudio de capacidad de las chapas de acero
conformadas en frío y curvadas, para cada una de las hipótesis y para cada caso seguirán
todas el mismo diseño.
Constarán de una Macro principal y unas secundarias. Las secundarias son llamadas por la
Macro principal. Así que la macro secundaria actúa en un punto concreto de la macro principal,
en el momento que se necesiten. También una secundaria puede actuar dentro de otra
secundaria en el momento que se requiera.
Las secundarias podrán ser:
●
Iterativas (ejecutan iteraciones para obtener un resultado)
●
Listados (listaran o guardarán resultados en un fichero)
Cada Macro, ya sea principal o secundaria se escribirá en un archivo. Al conjunto de estos es
al que le llamaremos en sí Macro. Para ver el código de estos archivos, tanto de las principales
como de las secundarias, ver el ANEJO D: Macros ANSYS.
5.3 MACRO
PRINCIPAL:
UTILIZADAS
ESTRUCTURA
Y
ÓRDENES
En el ANEJO C: Método elementos finitos y ANSYS se puede encontrar especificada la
estructura que se seguirá a la hora de escribir las Macros de las diferentes hipótesis de carga.
También se encuentra los comentarios y la explicación de todas y cada una las líneas de
código de una Macro principal. Estas las líneas de código son las órdenes utilizadas con
lenguaje APDL. En concreto está explicada la Macro principal para presión uniforme.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 51
5.4 ARCHIVOS O FICHEROS DE LAS MACRO UTILIZADAS
En la figura siguiente, Fig. 5.2, se muestran los ficheros o archivos de una Macro para una
hipótesis de succión. Se puede observar que existe un fichero principal y 13 archivos
secundarios. Los 5 archivos que empiezan por 1_ son los archivos de salida. Éstos se van
escribiendo a la par que ANSYS va calculando la simulación. En ellos se registran los datos
que se estiman oportunos para hacer un seguimiento de las diferentes variables que se van
calculando y las verificaciones que se van ejecutando.
3
2
1
1
Archivo de Macro principal.
2
Archivos de Macros secundarias.
3
Archivos de salida, una vez ejecutada la Macro.
Fig. 5.2
Ficheros de una Macro
Pág. 52
Memoria
5.5 ELEMENTOS DE ANSYS UTILIZADOS
Para la realización de las simulaciones en ANSYS se han utilizado los siguientes tipos de
elementos:

Beam3 (Arco de chapa)

Link180 (Cable)

Combin14 (muelle)
En el ANEJO C: Método elementos finitos y ANSYS se especifican las características de
cada elemento, así como sus datos de entrada y de salida.
5.6 CÁLCULO CON ANSYS
Para obtener una solución mediante ANSYS por medio de elementos finitos se han de realizar
las siguientes 3 etapas.
a) Preprocesador: Construcción del modelo.
-Se definen los keypoints/líneas/áreas/volúmenes.
-Se definen los tipos de elementos, material y propiedades.
-Se Mallan las líneas/áreas/volúmenes.
b) Solución: Se soluciona el modelo.
-Se asignan cargas.
-Se asignan las restricciones o condiciones de contorno.
-Se resuelve
c) Postprocesador: Se visualizan los resultados.
- Mediante listados (por ejemplo los desplazamientos en nodos, elementos, fuerzas y
momentos).
- Mediante gráficos (Se dibujan la geometría deformada).
- Mediante diagramas (Se dibujan los diagramas de tensiones).
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 53
En las Macros que se utilizan en este proyecto se especifican la construcción del modelo, su
solución y también se especifican todos los datos resultantes de la solución, que se desean
tener almacenados en archivos de salida.
Pág. 54
6
Memoria
GENERACIÓN DE TABLAS PARA EL DISEÑO
En este capítulo se explica brevemente cuales son y en qué forma se obtienen los resultados
de los análisis ejecutados mediante las Macros realizadas en ANSYS y cómo una vez
obtenidos éstos se tratan hasta obtener las tablas deseadas. Si se desea ver en más detalle
ver el ANEJO B: Hojas de cálculo
En los tres últimos subapartados se muestran las tablas de diseño de para el caso de presión
uniforme, para un caso de succión uniforme con K=250 y para un caso de succión no uniforme
con K=250 (caso marquesina).
Se han realizado diferentes tablas de capacidad o para el diseño del perfil H68. Para ver todas
y cada una de ellas así como los valores que éstas contienen ver el ANEJO E: Tablas de
capacidad de carga del perfil curvado H68
6.1 ARCHIVOS DE SALIDA DE ANSYS
Una vez se ha diseñado un Script o Macro de Ansys se ejecutará, indicándole en el cuerpo de
archivo los parámetros de Longitud y Flecha del arco o de los arcos de los cuales se desean
estudiar. Para más información sobre los ficheros Script o Macros de Ansys ver el ANEJO D:
Macros Ansys.
De la forma que han sido diseñados, mientras se van ejecutando, se van escribiendo los
resultados en unos archivos de salida. Estos ficheros de salida son ficheros de texto con la
extensión “.txt”
Por cada hipótesis calculada se generan 2 ficheros principales de salida con los resultados
calculados. Los ficheros tienen el nombre “1_FINAL_12MM.TXT” y “1_MATRIZ_L200.TXT”. En
el primero se almacenan los datos que cumplen cada caso con una flecha admisible máxima
de L/150 y en el segundo se almacenan los resultados de los mismos casos que en el primero
pero cuando se cumplen con una flecha máxima admisible de L/200 (siendo L la longitud del
arco).
Tal y como se han diseñado las Macros de Ansys primero se ejecutan los cálculos para el
primer caso de Longitud y flecha determinados referentes a una flecha admisible máxima de
L/150 y luego se ejecutan los referentes a una máxima de L/200. Después pasará al caso con
Longitud y flecha siguientes y se procederá de igual modo hasta el último caso a calcular.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 55
6.2 DATOS DE LOS FICHEROS DE SALIDA.
En el caso de estudiar una hipótesis de presión (utilizando el modelo con cable), los datos que
se guardan en los ficheros principales de texto plano son:

L
Longitud del arco que describe la chapa

f
Flecha del arco que describe la chapa

qul
Carga en el estado límite último

N1ul
Esfuerzo normal en el extremo derecho del arco

Nul
Esfuerzo normal en el extremo izquierdo del arco

Nc
Esfuerzo calculado del cable por metro lineal de chapa

Rxul
Reacciones horizontales en los apoyos

qels
Carga en el estado límite servicio

Fadm
Flecha admisible

Flecha
Flecha máxima de la chapa

despl2
Desplazamiento en el extremo derecho del arco

Ncels
Carga calculada del cable por metro lineal de chapa en el estado
límite de servicio
En el caso de estudiar una hipótesis de succión (utilizando el modelo con muelles), los datos
que se guardan en los ficheros principales son:

L
Longitud del arco que describe la chapa

f
Flecha del arco que describe la chapa

qul
Carga en el estado límite último

Nul
Esfuerzo normal en el extremo izquierdo del arco

N1ul
Esfuerzo normal en el extremo derecho del arco

Rxul
Reacción horizontal en el apoyo izquierdo

Rx1ul
Reacción horizontal en el apoyo derecho

qels
Carga en el estado límite servicio

Fadm
Flecha admisible

Flecha
Flecha máxima de la chapa

despl
Desplazamiento en el extremo izquierdo del arco

despl2
Desplazamiento en el extremo derecho del arco
Pág. 56
Memoria
Y la forma en que se presentan es la siguiente:
PARAMETER STATUS- MATRIZ3 ( 74 PARAMETERS DEFINED)
(INCLUDING
3 INTERNAL PARAMETERS)
LOCATION
VALUE
1
1
1 9000.00000
2
1
1 1000.00000
3
1
1 3.17900000
4
1
1 25268.8711
5
1
1 25239.7832
6
1
1 -21407.4740
7
1
1 21407.4618
8
1
1 0.00000000
9
1
1 0.65633333
10
1
1 45.0000000
11
1
1 42.8822120
12
1
1 12.1143979
13
1
1 -12.1143965
Tabla 6.1
Fragmento de fichero de resultados
La tabla anterior es un Fragmento de fichero de resultados, que contiene los resultados de un
análisis para una hipótesis de succión.
Tal y como se muestra en la Tabla 3.1 cuando se hace un estudio para determinar la capacidad
de carga del perfil de una cierta hipótesis, se ejecutan 121 análisis (si las longitudes varían de
9000 a 14000 mm, con incrementos de 500 mm en 500 mm y las flechas varían de 1000 a
3000 mm, con incrementos de 200 mm en 200 mm).
En el supuesto anterior, si se ejecutan los 121 análisis, los ficheros principales de resultados
“1_FINAL_12MM.TXT” y “1_MATRIZ_L200.TXT” contienen cada uno 2.178 líneas de texto
plano respectivamente. Estos datos se pasan a una hoja de cálculo.
6.3 FORMATO DE LAS TABLAS DE CAPACIDAD
Dentro de la hoja de cálculo ya se pueden estudiar los datos. El primer paso será agrupar los
valores de cada variable en tablas diferentes. De esta forma se tienen ya juntos los valores de
la misma variable y no todas las variables juntas como ocurre en un inicio.
Los datos que necesita ANSYS no tienen unidades específicas lo único que se debe de cumplir
es que dichas unidades sean coherentes. Los datos que se introducen mediante las Macros
son en N y mm, y los datos de salida están consecuentemente en las mismas unidades. Pero
las unidades de los datos que se desean en las tablas pueden ser otras. Éste es el caso de las
cargas que se desean en daN/m2 ( kp/m2).
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 57
Al estar dentro de una hoja de cálculo, los valores de estas tablas se pueden operar, para que
concuerden con las unidades que deseamos que tenga cada variable o bien para obtener el
resultado deseado. Por ejemplo para obtener el valor de la q en el estado límite último, qul se
dividirá por 1,5 que es el coeficiente por el que va multiplicada.
Los resultados de salida en Ansys y los que deseamos para poner en las tablas de capacidad,
tienen las unidades que se muestran en la Tabla 6.2.
Además, tal y como se ve en cualquiera de las tablas de diseño, las flechas de los arcos, de las
tablas, varían de 100 en 100 mm en vez de 200 en 200 mm que son los calculados realmente.
Así que se interpolará entre 2 resultados de Ansys para sacar el resultado intermedio.
Una vez obtenidos los valores en la forma deseada se generarán las tablas de capacidad
marcando si es necesario en ellas todo lo que se considere relevante.
Tabla 6.2
Unidades de las variables de resultados de Ansys y unidades deseadas
Pág. 58
Memoria
Las tablas de capacidad se realizarán para las siguientes variables; qul, Rx1ul, Nc, qels (Para
flecha máxima L/150), qels (Para flecha máxima L/200), despl (Para flecha máxima L/150), despl
(Para flecha máxima L/200).
Éstas serán agrupadas en 3 grupos que corresponderán con:

Estado límite último (ELU)

Estado Límite de Servicio para Flecha máxima de L/150 (ELS Fadm L/150)

Estado Límite de Servicio para Flecha máxima de L/200 (ELS Fadm L/200)
Todas las tablas de valores finales que se han realizado llevan identificados en columnas el
valor de la flecha y en las filas el valor de la longitud. (Ver siguientes las tablas)
6.4 TABLAS DE CAPACIDAD PARA LA HIPÓTESIS DE PRESIÓN
UNIFORME
A continuación se muestran las tablas de capacidad para el diseño de 3 casos. Las tablas de
cada caso están agrupadas en tres grupos, tal y como se ha explicado en el subapartado
anterior. Y cada grupo está en una hoja diferente.
De las siguientes tablas que se presentan, las que se encuentran en las 3 primeras hojas
corresponden a las tablas de capacidad o tablas para el diseño de la hipótesis de presión
uniforme.
6.5 TABLAS DE CAPACIDAD
SUCCIÓN UNIFORME K=250
PARA
LA
HIPÓTESIS
DE
De las siguientes tablas que se presentan, las que se encuentran en las 3 hojas del medio
corresponden a las tablas de capacidad o tablas para el diseño de la hipótesis de succión
uniforme con una K=250 (viento frontal).
6.6 TABLAS DE CAPACIDAD PARA LA HIPÓTESIS
SUCCIÓN NO UNIFORME K=250 (CASO MARQUESINA)
DE
De las siguientes tablas que se presentan, las que se encuentran en las 3 últimas hojas
corresponden a las tablas de capacidad o tablas para el diseño de la hipótesis de succión no
uniforme con una K=250 (viento lateral), para el caso de marquesina.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/150
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
113
137
160
183
207
213
220
220
220
217
213
207
200
197
193
187
180
173
167
160
153
9500
93
114
135
153
172
179
187
190
193
193
193
190
187
180
173
170
167
160
153
147
140
10000
75
92
108
127
145
153
160
163
167
167
167
167
167
163
160
157
153
150
147
140
133
10500
65
78
90
106
122
129
137
142
147
148
150
148
147
147
147
143
140
137
133
130
127
11000
54
66
77
89
102
109
117
122
127
128
130
132
133
133
133
130
127
127
127
123
120
11500
41
51
62
73
85
92
100
103
107
110
113
115
117
118
120
118
117
115
113
110
107
12000
35
44
53
62
71
78
86
90
93
97
100
102
103
103
103
105
107
105
103
102
100
12500
31
37
43
51
58
66
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93
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23
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48
55
62
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73
76
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82
83
83
83
83
83
83
13500
17
24
31
35
40
46
52
56
59
61
63
66
69
70
72
73
73
74
76
76
76
14000
(*)
-
25
29
33
39
44
47
50
53
55
57
60
61
63
64
66
66
67
67
67
(*)
Espesor=1.2 mm
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
q (daN/m2) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/150
f (mm)
Desplazamiento horizontal total suma de ambos apoyos (mm) E.L.S. L/150
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
26,42
28,29
30,16
31,44
32,71
31,39
30,1
28,3
26,5
24,7
22,9
21,2
19,5
18,3
17,1
15,9
14,7
13,6
12,6
11,7
10,8
9500
26,24
28,35
30,46
31,45
32,43
31,42
30,4
29,1
27,7
26,2
24,7
23,2
21,6
19,9
18,3
17,2
16,2
15,0
13,8
12,8
11,8
10000
25,38
27,27
29,16
30,81
32,47
31,65
30,8
29,5
28,2
26,7
25,2
24,0
22,8
21,3
19,9
18,8
17,6
16,6
15,6
14,4
13,2
10500
26,19
27,46
28,73
30,42
32,12
31,54
31,0
30,1
29,2
27,9
26,6
25,0
23,5
22,5
21,4
20,1
18,8
17,7
16,6
15,6
14,7
11000
26,08
27,52
28,96
30,24
31,51
31,22
30,9
30,2
29,4
28,2
26,9
25,9
24,9
23,8
22,7
21,2
19,8
19,1
18,3
17,2
16,2
11500
23,87
25,68
27,48
29,10
30,72
30,81
30,9
29,9
28,9
28,1
27,2
26,3
25,3
24,4
23,6
22,4
21,1
20,1
19,0
17,9
16,7
12000
24,25
26,06
27,86
28,91
29,96
30,36
30,8
30,0
29,2
28,5
27,8
26,8
25,8
24,7
23,5
22,9
22,2
21,1
20,0
19,0
18,0
12500
25,11
25,78
26,45
27,69
28,92
29,60
30,3
29,6
29,0
28,3
27,7
26,8
25,9
25,2
24,4
23,4
22,4
21,6
20,7
20,0
19,2
13000
23,40
24,27
25,15
26,59
28,02
28,92
29,8
29,3
28,7
27,9
27,1
26,7
26,2
25,5
24,7
23,8
22,9
22,0
21,2
20,4
19,7
13500
21,53
24,12
26,71
26,81
26,92
28,04
29,2
28,8
28,4
27,6
26,9
26,5
26,0
25,4
24,8
24,0
23,1
22,5
21,9
21,2
20,4
14000
(*)
-
25,62
25,94
26,27
27,43
28,6
28,2
27,7
27,3
26,9
26,4
25,9
25,3
24,7
24,1
23,5
22,8
22,0
21,3
20,5
(*)
Desplazamiento total horizontal en servicio en apoyos. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/200
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
83
102
120
138
157
176
195
208
220
217
213
207
200
197
193
187
180
173
167
160
153
9500
68
84
100
116
132
147
162
175
188
191
193
190
187
180
173
170
167
160
153
147
140
10000
55
69
83
97
110
123
135
146
157
162
167
167
167
163
160
157
153
150
147
140
133
10500
45
58
70
81
92
104
117
127
137
143
150
148
147
147
147
143
140
137
133
130
127
11000
39
48
57
67
77
87
97
107
117
123
130
132
133
133
133
130
127
127
127
123
120
11500
31
39
47
56
65
72
80
88
97
102
108
112
117
118
120
118
117
115
113
110
107
12000
25
32
38
47
56
63
71
77
83
89
95
99
103
103
103
105
107
105
103
102
100
12500
21
27
33
38
43
51
58
64
70
76
82
86
90
92
93
93
93
93
93
93
93
13000
13
19
24
31
38
43
47
53
59
64
68
74
79
81
82
83
83
83
83
83
83
13500
12
17
21
25
30
36
42
46
49
54
58
63
69
70
72
73
73
74
76
76
76
14000
(*)
-
15
21
28
31
34
40
45
48
50
52
55
59
63
64
66
66
67
67
67
Espesor=1.2 mm
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
q (daN/m2) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/200
f (mm)
Desplazamiento horizontal total suma de ambos apoyos (mm) E.L.S. L/200
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
19,87
21,40
22,92
23,97
25,03
25,89
26,8
26,6
26,5
24,7
22,9
21,2
19,5
18,3
17,1
15,9
14,7
13,6
12,6
11,7
10,8
9500
19,80
21,39
22,98
24,08
25,18
25,84
26,5
26,8
27,0
25,9
24,7
23,2
21,6
19,9
18,3
17,2
16,2
15,0
13,8
12,8
11,8
10000
19,36
21,14
22,92
23,97
25,03
25,65
26,3
26,4
26,6
25,9
25,2
24,0
22,8
21,3
19,9
18,8
17,6
16,6
15,6
14,4
13,2
10500
19,18
21,05
22,93
23,82
24,72
25,71
26,7
27,0
27,3
26,9
26,6
25,0
23,5
22,5
21,4
20,1
18,8
17,7
16,6
15,6
14,7
11000
19,98
21,13
22,27
23,34
24,41
25,21
26,0
26,6
27,3
27,1
26,9
25,9
24,9
23,8
22,7
21,2
19,8
19,1
18,3
17,2
16,2
11500
19,24
20,50
21,75
22,98
24,22
24,75
25,3
25,8
26,4
26,3
26,1
25,7
25,3
24,4
23,6
22,4
21,1
20,1
19,0
17,9
16,7
12000
18,96
20,14
21,32
22,86
24,40
25,17
25,9
26,2
26,4
26,5
26,5
26,2
25,8
24,7
23,5
22,9
22,2
21,1
20,0
19,0
18,0
12500
19,07
20,29
21,51
22,08
22,65
23,74
24,8
25,3
25,8
26,0
26,3
26,1
25,9
25,2
24,4
23,4
22,4
21,6
20,7
20,0
19,2
13000
16,68
18,15
19,62
21,46
23,30
23,50
23,7
24,4
25,2
25,3
25,5
25,9
26,2
25,5
24,7
23,8
22,9
22,0
21,2
20,4
19,7
13500
17,76
19,10
20,45
21,05
21,65
23,11
24,6
24,5
24,3
24,7
25,1
25,6
26,0
25,4
24,8
24,0
23,1
22,5
21,9
21,2
20,4
14000
(*)
-
18,66
20,98
23,31
23,39
23,5
24,5
25,5
25,2
24,9
24,5
24,1
24,4
24,7
24,1
23,5
22,8
22,0
21,3
20,5
Desplazamiento total horizontal en servicio en apoyos. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
L (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
163
177
190
198
207
213
220
220
220
217
213
207
200
197
193
187
180
173
167
160
153
9500
133
147
160
168
177
182
187
190
193
193
193
190
187
180
173
170
167
160
153
147
140
10000
110
122
133
142
150
155
160
163
167
167
167
167
167
163
160
157
153
150
147
140
133
10500
90
100
110
118
127
132
137
142
147
148
150
148
147
147
147
143
140
137
133
130
127
11000
74
83
92
99
107
112
117
122
127
128
130
132
133
133
133
130
127
127
127
123
120
11500
61
69
77
83
90
95
100
103
107
110
113
115
117
118
120
118
117
115
113
110
107
12000
50
57
63
69
76
81
86
90
93
97
100
102
103
103
103
105
107
105
103
102
100
12500
41
47
53
58
63
68
73
76
80
83
87
88
90
92
93
93
93
93
93
93
93
13000
33
39
44
49
53
58
62
65
69
71
73
76
79
81
82
83
83
83
83
83
83
13500
27
32
36
40
45
48
52
56
59
61
63
66
69
70
72
73
73
74
76
76
76
14000
(*)
-
30
34
38
41
44
47
50
53
55
57
60
61
63
64
66
66
67
67
67
Esta tabla solo tiene valor informativo. No debe utilizarse para el diseño. El diseño se realizaría comparando los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/150 y L/200
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/200
VALORES LIMITADOS POR RESISTENCIA DE LA CHAPA
CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
Espesor=1.2 mm
q (daN/m2) E.L.U. (ESTADO LÍMITE ÚLTIMO)
f (mm)
AXIL CABLE E.L.U. (N / 2,5m)
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
29311
28181
27051
25773
24495
23439
22382
21001
19620
18285
16950
15647
14343
13479
12614
11698
10783
10005
9227
8559
7891
9500
27273
26572
25870
24785
23700
22577
21455
20456
19457
18386
17315
16194
15074
13920
12766
12012
11259
10424
9589
8872
8155
10000
25625
25002
24379
23529
22680
21681
20683
19764
18845
17807
16769
15935
15101
14153
13205
12412
11618
10942
10266
9485
8704
10500
23792
23227
22661
22089
21516
20653
19789
19170
18550
17698
16847
15851
14855
14179
13504
12673
11842
11137
10431
9824
9217
11000
22340
21842
21343
20825
20307
19593
18879
18375
17871
17071
16271
15641
15010
14327
13644
12781
11918
11452
10986
10336
9687
11500
20841
20432
20023
19562
19102
18580
18059
17409
16759
16264
15769
15172
14575
14092
13608
12874
12140
11523
10907
10239
9571
12000
19509
19051
18593
18310
18028
17638
17249
16766
16284
15851
15418
14852
14286
13635
12983
12619
12256
11615
10974
10430
9885
12500
18084
17754
17423
17151
16878
16594
16309
15901
15492
15134
14775
14267
13759
13346
12933
12391
11849
11389
10929
10533
10137
13000
17081
16779
16477
16198
15919
15687
15454
15125
14796
14333
13871
13632
13394
12995
12596
12117
11637
11186
10735
10347
9958
13500
15910
15647
15384
15146
14908
14729
14551
14308
14065
13659
13254
13025
12796
12483
12170
11726
11282
10989
10697
10329
9962
14000
-
-
14545
14425
14305
14032
13759
13504
13250
13026
12802
12539
12276
11979
11682
11385
11089
10725
10362
9988
9613
(*)
Los valores se han obtenido incoporarando el coeficiente de mayoración 1.5 para la carga variable y 1.35 para el peso propio del perfil.
Los cables se disponen cada 2,5 metros lineales de chapa. En base a ello, la carga axil que recibe el cable es por cada 2,5 metros lineales de chapa.
VALORES QUE NO AGUANTA EL CABLE.
Axil último 24014,8 N (Calculado con coeficiente de minoración de 2 para el cable.)
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/150
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
q (daN/m2) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/150
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
67
80
92
106
121
137
153
169
185
202
219
230
241
264
286
308
330
353
375
414
453
9500
61
72
82
95
107
122
136
150
163
175
186
197
208
225
241
258
275
297
319
347
375
10000
54
62
71
82
93
107
121
137
152
158
163
175
186
197
208
225
241
258
275
297
319
10500
51
59
67
76
85
97
109
119
130
141
152
158
164
175
186
197
208
225
242
258
275
11000
49
54
60
71
81
90
99
111
123
126
130
141
152
158
164
175
186
197
208
225
242
11500
43
51
59
67
75
83
91
99
108
113
119
130
141
147
152
163
175
180
186
197
208
12000
43
47
52
60
68
76
84
92
100
106
111
115
119
130
141
147
153
164
175
180
186
12500
40
45
50
55
60
70
80
88
96
102
108
113
119
124
130
136
141
147
153
164
175
13000
34
41
48
53
59
66
74
80
85
91
97
98
100
106
112
121
130
136
141
147
153
13500
33
38
43
48
53
60
67
74
82
83
85
91
97
102
108
113
119
125
130
136
141
14000
32
(*)
37
42
46
50
58
65
70
74
80
85
85
85
93
100
104
108
113
119
125
130
(*)
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
K250
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
K250
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
Desplazamiento horizontal de un apoyo (mm) E.L.S. L/150
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
16,56
18,61
20,66
22,40
24,13
25,61
27,10
27,99
28,89
29,43
29,96
29,42
28,89
29,38
29,87
29,89
29,91
29,54
29,17
29,55
29,93
9500
16,52
18,43
20,35
22,10
23,85
25,38
26,91
27,78
28,66
28,72
28,77
28,60
28,44
28,75
29,06
29,04
29,02
29,20
29,39
29,61
29,84
10000
15,62
17,38
19,13
20,97
22,80
24,70
26,60
28,23
29,86
29,12
28,39
28,54
28,69
28,58
28,48
28,87
29,26
29,31
29,36
29,62
29,88
10500
16,29
18,08
19,87
21,29
22,71
24,47
26,23
27,17
28,10
28,79
29,47
28,83
28,20
28,41
28,62
28,59
28,55
29,03
29,50
29,61
29,72
11000
16,75
17,83
18,91
21,32
23,72
24,91
26,11
27,66
29,22
28,45
27,67
28,43
29,18
28,61
28,03
28,31
28,59
28,62
28,65
29,20
29,74
11500
15,29
17,77
20,26
22,01
23,76
25,00
26,23
27,07
27,91
27,81
27,70
28,75
29,80
29,36
28,92
29,43
29,94
29,28
28,62
28,72
28,81
12000
16,66
17,64
18,63
20,78
22,94
24,50
26,05
27,16
28,26
28,31
28,37
27,82
27,27
28,38
29,50
29,13
28,76
29,33
29,90
29,28
28,66
12500
16,66
18,11
19,55
20,61
21,67
24,26
26,85
28,17
29,49
29,65
29,82
29,84
29,86
29,75
29,64
29,43
29,22
28,91
28,60
29,23
29,86
13000
13,92
16,88
19,83
21,28
22,74
24,65
26,56
27,22
27,89
28,32
28,75
27,87
26,99
27,19
27,39
28,34
29,29
29,14
28,99
28,74
28,49
13500
14,27
16,27
18,27
19,83
21,38
23,35
25,32
27,00
28,67
27,86
27,06
27,56
28,06
28,38
28,69
28,85
29,00
29,02
29,04
28,93
28,81
14000
14,33
(*)
16,65
18,96
20,31
21,66
24,14
26,61
27,10
27,60
28,42
29,23
27,82
26,41
27,57
28,74
28,48
28,22
28,44
28,65
28,73
28,81
(*)
Desplazamiento horizontal en servicio de un apoyo. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/200
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
q (daN/m2) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/200
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
52
62
72
81
91
104
118
137
155
170
184
208
231
259
286
308
330
353
375
414
453
9500
46
54
62
72
82
94
106
122
138
150
161
182
203
222
241
258
275
297
319
347
375
10000
44
50
56
65
73
85
96
109
122
133
143
165
186
197
208
225
241
258
275
297
319
10500
41
47
52
61
70
79
89
97
105
116
127
145
164
175
186
197
208
225
242
258
275
11000
39
44
50
56
61
70
79
86
93
104
115
131
147
155
164
175
186
197
208
225
242
11500
38
41
44
52
60
68
76
82
88
98
109
120
131
142
152
163
175
180
186
197
208
12000
33
37
42
47
53
61
69
75
80
93
106
113
119
130
141
147
153
164
175
180
186
12500
30
35
40
45
50
58
65
68
71
82
93
101
109
119
130
136
141
147
153
164
175
13000
29
33
38
43
49
54
59
67
75
81
87
93
100
106
112
121
130
136
141
147
153
13500
28
33
38
40
43
50
57
62
67
73
80
88
97
102
108
113
119
125
130
136
141
14000
27
(*)
32
37
39
40
48
55
60
64
70
75
80
85
93
100
104
108
113
119
125
130
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
K250
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
K250
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
Desplazamiento horizontal de un apoyo (mm) E.L.S. L/200
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
12,02
13,77
15,53
16,52
17,52
18,97
20,42
22,13
23,84
24,68
25,52
26,90
28,29
29,08
29,87
29,89
29,91
29,54
29,17
29,55
29,93
9500
11,41
12,98
14,55
16,08
17,61
19,01
20,41
22,10
23,79
24,50
25,21
26,78
28,35
28,71
29,06
29,04
29,02
29,20
29,39
29,61
29,84
10000
11,81
13,03
14,25
15,72
17,19
18,84
20,49
21,87
23,24
24,22
25,21
26,95
28,68
28,58
28,48
28,87
29,26
29,31
29,36
29,62
29,88
10500
12,08
13,27
14,46
16,24
18,02
19,38
20,75
21,68
22,62
23,70
24,79
26,49
28,20
28,41
28,62
28,59
28,55
29,03
29,50
29,61
29,72
11000
12,11
13,51
14,92
15,87
16,82
18,41
20,00
20,90
21,79
23,24
24,70
26,43
28,15
28,09
28,03
28,31
28,59
28,62
28,65
29,20
29,74
11500
12,73
13,21
13,69
15,88
18,07
19,60
21,13
21,85
22,58
24,12
25,67
26,59
27,51
28,22
28,92
29,43
29,94
29,28
28,62
28,72
28,81
12000
11,08
12,44
13,81
15,24
16,68
18,55
20,42
21,39
22,36
24,38
26,39
26,83
27,27
28,38
29,50
29,13
28,76
29,33
29,90
29,28
28,66
12500
10,58
12,45
14,33
15,70
17,07
18,87
20,68
20,96
21,24
23,20
25,17
26,12
27,07
28,36
29,64
29,43
29,22
28,91
28,60
29,23
29,86
13000
10,58
12,38
14,17
15,96
17,76
18,78
19,80
21,70
23,59
24,47
25,35
26,17
26,99
27,19
27,39
28,34
29,29
29,14
28,99
28,74
28,49
13500
10,67
12,92
15,18
15,57
15,95
18,11
20,28
21,15
22,02
23,61
25,20
26,63
28,05
28,37
28,69
28,85
29,00
29,02
29,04
28,93
28,81
14000
10,45
(*)
13,04
15,64
15,72
15,81
18,49
21,18
21,91
22,65
23,95
25,24
25,83
26,41
27,57
28,74
28,48
28,22
28,44
28,65
28,73
28,81
Desplazamiento horizontal en servicio de un apoyo. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CHAPA H68
L (mm)
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
q (daN/m2) E.L.U. (ESTADO LÍMITE ÚLTIMO)
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
173
203
233
253
273
307
340
357
373
407
440
473
507
540
573
590
607
640
673
707
740
9500
173
190
207
236
266
286
307
340
373
390
407
440
473
490
507
540
573
590
607
640
673
10000
166
186
207
223
240
266
292
316
340
357
373
407
440
457
473
490
507
540
573
590
607
10500
159
175
192
212
233
253
273
290
307
323
340
373
407
423
440
457
473
507
540
557
573
11000
140
157
173
190
207
233
259
279
299
320
340
357
373
390
407
423
440
457
473
507
540
11500
140
157
173
190
207
223
240
257
273
290
307
323
340
357
373
390
407
440
473
490
507
12000
140
153
166
183
199
216
233
249
266
283
299
320
340
357
373
390
407
423
440
457
473
12500
133
146
159
175
192
199
207
223
240
257
273
290
307
323
340
357
373
390
407
423
440
13000
125
138
151
162
173
190
207
223
240
257
273
286
299
316
333
336
340
357
373
390
407
13500
125
133
140
157
173
186
199
212
225
233
240
257
273
290
307
323
340
357
373
373
373
14000
118
(*)
129
140
153
166
179
192
199
207
223
240
257
273
286
299
303
307
323
340
357
373
Esta tabla solo tiene valor informativo. No debe utilizarse para el diseño. El diseño se realizaría comparando los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/150 y L/200
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/200
VALORES LIMITADOS POR RESISTENCIA DE LA CHAPA
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
Espesor=1.2 mm
K250
K250
CARGA SUCCIÓN UNIFORME (VIENTO FRONTAL)
Rh (daN/m) REACCIÓN HORIZONTAL E.L.U. (ESTADO LÍMITE ÚLTIMO)
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
1086
1178
1270
1292
1314
1372
1429
1408
1387
1408
1430
1435
1440
1430
1420
1365
1309
1279
1249
1208
1166
9500
1195
1228
1261
1342
1422
1437
1451
1502
1554
1528
1503
1521
1539
1498
1457
1450
1443
1389
1335
1308
1280
10000
1256
1319
1383
1405
1427
1481
1535
1561
1586
1570
1554
1587
1620
1586
1551
1512
1473
1469
1465
1413
1361
10500
1310
1360
1410
1464
1518
1553
1588
1591
1594
1588
1582
1631
1680
1654
1628
1596
1564
1572
1580
1534
1488
11000
1266
1330
1395
1440
1484
1566
1649
1678
1708
1724
1741
1730
1719
1702
1684
1660
1636
1607
1577
1588
1599
11500
1362
1433
1504
1555
1605
1640
1674
1694
1715
1725
1734
1734
1734
1726
1719
1703
1688
1724
1759
1726
1693
12000
1457
1506
1554
1614
1673
1715
1757
1785
1813
1829
1844
1868
1892
1888
1883
1871
1858
1839
1820
1795
1770
12500
1482
1539
1596
1665
1735
1718
1701
1742
1784
1811
1839
1856
1872
1878
1885
1883
1881
1871
1861
1845
1828
13000
1497
1564
1630
1662
1693
1757
1821
1868
1915
1948
1981
1980
1978
1991
2003
1941
1879
1880
1880
1873
1866
13500
1586
1601
1617
1710
1802
1842
1882
1909
1937
1914
1891
1926
1962
1985
2008
2021
2034
2038
2042
1961
1881
14000
1588
1650
1712
1776
1841
1888
1936
1924
1913
1967
2022
2062
2102
2107
2111
2054
1996
2012
2028
2034
2041
(*)
Reacción horizontal máxima en apoyo por metro lineal de chapa. Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/150
2
Caso 3a MARQUESINA
q (daN/m ) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/150
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
37
43
50
59
68
78
87
102
117
118
120
134
148
158
168
176
183
200
217
232
247
9500
32
41
50
54
58
71
83
88
92
103
115
118
120
134
148
151
153
168
183
195
207
10000
35
38
40
48
55
64
73
78
82
92
102
106
110
115
120
128
135
147
158
171
183
10500
32
34
37
46
55
59
63
73
83
88
92
97
102
106
110
115
120
128
135
147
158
11000
32
34
37
41
45
50
55
64
73
78
82
87
92
97
102
106
110
115
120
128
135
11500
25
31
37
41
45
48
50
57
63
66
68
75
82
84
87
94
102
106
110
115
120
12000
22
24
27
31
35
40
45
54
63
61
58
63
68
73
77
82
87
94
102
108
115
12500
22
24
27
31
35
40
45
48
50
54
58
63
68
68
67
72
77
82
87
94
102
13000
18
24
30
33
37
41
45
48
50
49
48
53
58
63
68
68
67
72
77
82
87
13500
18
23
27
29
32
33
35
38
40
45
50
57
63
66
68
68
68
75
82
79
77
14000
18
(*)
23
27
27
27
31
35
38
40
45
50
49
48
53
58
63
68
68
68
75
82
(*)
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
K250
K250
Caso 3a MARQUESINA
Desplazamiento horizontal de un apoyo (mm) E.L.S. L/150
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
13,79
15,64
17,48
19,61
21,75
23,20
24,66
27,17
29,67
28,29
26,90
28,21
29,53
29,56
29,59
28,96
28,33
28,84
29,35
29,20
29,05
9500
12,77
16,18
19,59
20,02
20,44
23,52
26,60
26,29
25,97
27,59
29,20
28,11
27,01
28,42
29,83
28,56
27,29
28,11
28,93
28,83
28,72
10000
16,19
16,44
16,69
19,00
21,30
23,58
25,86
25,78
25,70
27,26
28,83
28,34
27,85
27,51
27,16
27,24
27,33
27,99
28,66
29,10
29,54
10500
15,72
16,15
16,58
20,08
23,59
23,99
24,39
26,80
29,21
29,01
28,81
28,76
28,71
28,30
27,89
27,61
27,32
27,48
27,63
28,38
29,12
11000
17,28
17,76
18,24
19,40
20,55
21,74
22,93
25,51
28,10
28,15
28,20
28,39
28,59
28,61
28,64
28,30
27,95
27,74
27,52
27,74
27,95
11500
13,64
16,80
19,96
21,24
22,51
22,52
22,53
24,40
26,26
25,90
25,54
26,71
27,88
27,31
26,74
27,67
28,61
28,33
28,05
27,89
27,73
12000
11,95
13,09
14,23
16,12
18,00
19,87
21,73
25,23
28,73
26,07
23,42
24,29
25,16
25,46
25,77
26,19
26,62
27,62
28,63
29,10
29,56
12500
12,99
14,23
15,46
17,52
19,57
21,61
23,64
23,76
23,87
24,73
25,58
26,56
27,54
25,85
24,17
24,87
25,58
26,06
26,55
27,61
28,68
13000
10,58
15,13
19,68
21,07
22,47
24,04
25,61
25,76
25,91
24,12
22,32
23,70
25,07
26,11
27,15
25,54
23,92
24,68
25,44
25,98
26,52
13500
11,42
14,73
18,04
19,05
20,07
20,17
20,27
20,84
21,41
23,30
25,19
27,53
29,88
29,70
29,52
28,17
26,83
28,33
29,83
27,59
25,34
14000
12,29
(*)
15,83
19,37
18,21
17,05
19,44
21,83
22,46
23,09
25,14
27,19
25,39
23,60
25,15
26,70
27,91
29,12
27,84
26,57
28,12
29,67
(*)
Desplazamiento horizontal en servicio de un apoyo. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Es recomendable emplear una limitación de flecha de L/200 para realizar el dimensionamiento.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
L (mm)
FLECHA MÁXIMA L/200
2
Caso 3a MARQUESINA
q (daN/m ) E.L.S. (ESTADO LÍMITE DE SERVICIO) L/200
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
27
33
40
44
48
58
67
77
87
98
110
119
128
143
158
171
183
195
207
222
237
9500
32
36
40
44
48
56
63
68
72
83
95
103
110
124
138
146
153
168
183
195
207
10000
25
28
30
38
45
49
53
63
72
77
82
91
100
110
120
128
135
147
158
171
183
10500
22
24
27
31
35
44
53
58
63
68
72
82
92
101
110
115
120
128
135
147
158
11000
22
24
27
31
35
40
45
49
53
63
72
77
82
87
92
101
110
115
120
128
135
11500
15
21
27
31
35
38
40
47
53
56
58
65
72
79
87
94
102
106
110
115
120
12000
22
24
27
26
25
30
35
39
43
51
58
63
68
73
77
82
87
94
102
108
115
12500
12
14
17
21
25
30
35
38
40
44
48
53
58
63
67
72
77
82
87
94
102
13000
18
19
20
23
27
31
35
38
40
44
48
53
58
63
68
68
67
72
77
82
87
13500
18
18
17
19
22
23
25
33
40
40
40
47
53
56
58
63
68
75
82
79
77
14000
18
(*)
18
17
22
27
26
25
28
30
35
40
44
48
53
58
63
68
68
68
75
82
Para realizar un dimensionamiento se compararán los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
Espesor=1.2 mm
K250
K250
Caso 3a MARQUESINA
Desplazamiento horizontal de un apoyo (mm) E.L.S. L/200
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
8,94
11,14
13,33
13,96
14,59
16,53
18,47
20,05
21,62
23,08
24,54
24,96
25,39
26,58
27,78
28,05
28,33
28,15
27,96
27,91
27,85
9500
12,77
13,88
14,98
15,70
16,41
18,03
19,65
19,74
19,83
21,83
23,82
24,23
24,63
26,19
27,74
27,51
27,29
28,11
28,93
28,83
28,72
10000
10,19
10,83
11,46
14,14
16,82
17,42
18,03
20,14
22,25
22,50
22,75
23,95
25,16
26,16
27,16
27,24
27,33
27,99
28,66
29,10
29,54
10500
9,03
9,89
10,75
12,17
13,60
16,82
20,04
20,80
21,57
21,78
21,99
23,84
25,68
26,78
27,89
27,61
27,32
27,48
27,63
28,38
29,12
11000
9,97
10,92
11,87
13,44
15,01
16,55
18,08
18,83
19,58
22,00
24,42
24,81
25,20
25,40
25,61
26,78
27,95
27,74
27,52
27,74
27,95
11500
5,37
9,20
13,03
14,76
16,48
16,84
17,19
19,38
21,57
21,45
21,33
22,72
24,12
25,43
26,74
27,67
28,61
28,33
28,05
27,89
27,73
12000
11,95
13,09
14,23
12,74
11,25
13,55
15,85
17,13
18,42
20,92
23,42
24,29
25,16
25,46
25,77
26,19
26,62
27,62
28,63
29,10
29,56
12500
3,02
4,99
6,95
9,61
12,27
14,77
17,28
17,74
18,19
19,35
20,51
21,75
22,99
23,58
24,17
24,87
25,58
26,06
26,55
27,61
28,68
13000
10,58
10,63
10,68
12,66
14,65
16,70
18,75
19,26
19,78
21,05
22,32
23,70
25,07
26,11
27,15
25,54
23,92
24,68
25,44
25,98
26,52
13500
11,42
9,81
8,19
9,84
11,50
12,08
12,66
17,04
21,41
20,29
19,18
21,85
24,52
24,58
24,64
25,74
26,83
28,33
29,83
27,59
25,34
14000
12,29
(*)
10,56
8,83
12,94
17,05
15,36
13,67
14,75
15,82
18,27
20,73
22,16
23,60
25,15
26,70
27,91
29,12
27,84
26,57
28,12
29,67
Desplazamiento horizontal en servicio de un apoyo. El desplazamiento es relativo a la sobrecarga de servicio.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
L (mm)
Caso 3a MARQUESINA
q (daN/m2) E.L.U. (ESTADO LÍMITE ÚLTIMO)
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
9000
97
113
130
147
163
175
187
197
207
223
240
247
253
263
273
273
273
290
307
307
307
9500
97
108
120
137
153
163
173
185
197
208
220
230
240
247
253
263
273
273
273
285
297
10000
90
105
120
130
140
152
163
175
187
197
207
218
230
235
240
240
240
252
263
268
273
10500
87
97
107
118
130
142
153
163
173
185
197
202
207
218
230
235
240
240
240
252
263
11000
87
97
107
118
130
135
140
152
163
175
187
192
197
202
207
218
230
235
240
240
240
11500
80
93
107
113
120
130
140
147
153
163
173
180
187
197
207
207
207
218
230
235
240
12000
77
87
97
108
120
125
130
142
153
158
163
168
173
185
197
202
207
207
207
213
220
12500
77
87
97
103
110
120
130
135
140
152
163
168
173
180
187
192
197
202
207
207
207
13000
73
82
90
98
107
113
120
130
140
147
153
158
163
168
173
180
187
192
197
202
207
13500
73
80
87
97
107
113
120
125
130
135
140
147
153
163
173
173
173
180
187
192
197
14000
73
(*)
80
87
92
97
103
110
120
130
135
140
147
153
158
163
168
173
173
173
180
187
2900
3000
Esta tabla solo tiene valor informativo. No debe utilizarse para el diseño. El diseño se realizaría comparando los resultados de esta tabla con la carga a soportar sin mayorar.
Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/150 y L/200
VALORES MÁS BAJOS SI CONSIDERAMOS LIMITACIÓN POR FLECHA DE L/200
VALORES LIMITADOS POR RESISTENCIA DE LA CHAPA
CARGA SUCCIÓN NO UNIFORME (VIENTO LATERAL)
CHAPA H68
Espesor=1.2 mm
L (mm)
ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
Espesor=1.2 mm
K250
K250
Caso 3a MARQUESINA
Rh (daN/m) REACCIÓN HORIZONTAL E.L.U. (ESTADO LÍMITE ÚLTIMO)
f (mm)
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
9000
987
1076
1165
1227
1288
1296
1304
1293
1282
1299
1315
1275
1234
1206
1178
1110
1043
1033
1023
958
893
9500
1088
1143
1197
1273
1348
1352
1357
1364
1370
1368
1366
1347
1329
1290
1252
1226
1200
1134
1067
1043
1019
10000
1116
1214
1313
1340
1366
1393
1420
1435
1449
1443
1437
1434
1432
1387
1343
1275
1207
1194
1180
1136
1091
10500
1173
1231
1288
1343
1397
1434
1471
1482
1492
1505
1519
1480
1442
1442
1442
1399
1357
1291
1225
1213
1202
11000
1269
1332
1396
1457
1518
1498
1478
1513
1547
1569
1591
1555
1520
1484
1447
1450
1453
1413
1372
1307
1242
11500
1272
1389
1505
1517
1529
1566
1603
1597
1590
1607
1624
1606
1588
1590
1593
1524
1454
1460
1465
1426
1388
12000
1313
1398
1482
1563
1645
1632
1620
1670
1721
1696
1671
1644
1617
1641
1664
1631
1597
1529
1462
1440
1417
12500
1402
1493
1584
1609
1633
1687
1740
1725
1710
1758
1806
1780
1754
1740
1726
1696
1665
1634
1602
1537
1471
13000
1434
1510
1586
1641
1697
1717
1736
1785
1835
1836
1836
1815
1793
1770
1746
1735
1723
1695
1667
1638
1609
13500
1520
1575
1629
1718
1806
1829
1851
1844
1837
1826
1814
1818
1821
1851
1882
1811
1740
1732
1723
1697
1671
14000
1606
1665
1725
1742
1758
1791
1824
1891
1958
1948
1939
1944
1950
1932
1914
1894
1874
1805
1737
1730
1724
(*)
Reacción horizontal máxima en apoyo por metro lineal de chapa. Los coeficientes de seguridad ya se han contemplado internamente en los cálculos.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
7
Pág. 69
COMPROBACIÓN SOPORTES
En este capítulo se especifica el sistema realizado de verificación según normativa, de los
soportes donde apoya la cubierta, en el caso que los apoyos sean perfiles laminados metálicos.
7.1 SISTEMA DE VERIFICACIÓN DE LOS SOPORTES
Una vez se tienen los datos de las tablas de capacidad para el perfil curvado de chapa de
acero conformado en frío se procede a la comprobación de los soportes donde éstos apoyarán.
Con tal fin se han diseñado y realizado unas hojas de cálculo de comprobación de soportes. En
ellas se introducen los valores necesarios para la comprobación de los citados soportes de la
cubierta curvada autoportante, que posteriormente se detallan. Estas hojas de cálculo están
programadas para que una vez introducidos los datos hagan los cálculos y comprobaciones
necesarias, según normativas y nos confirmen si cumple o no el objeto estudiado. Esta
comprobación se realiza siguiendo la normativa de acero actual, la EAE Instrucción de acero
estructural [5]
Para esta comprobación se realiza un libro de Excel con varias pestañas o hojas
interrelacionadas, dos principales (SUCCIÓN y PRESIÓN) y 5 pestañas auxiliares (Rigideces
pilares_Succión, Rigideces pilares_Presión, Datos Perfiles, Tablas EAE y Listas desplegables)
Las pestañas u hojas principales son donde se introducirán los datos y también donde se
mostrarán los resultados de las comprobaciones. Las pestañas auxiliares ayudan a la
automatización de los cálculos que se ejecutan.
El orden lógico de la comprobación será primero actuando succión y luego presión porque se
ha de introducir la rigidez K de los apoyos necesaria para los casos de succión. Pero si se hace
primero la presión y luego la succión no sería relevante. Incluso se pueden comprobar los
soportes sólo a succión o sólo a presión ya que los cálculos están individualizados para cada
caso.
Las diferentes hojas y el libro entero estarán protegidos para evitar que se puedan manipular.
De esta forma se evita que por error se borren o alteren los resultados que se calculan. Sólo se
podrán introducir datos en las casillas para tal efecto. Tal y como se observa en la leyenda, que
se puede ver en la Fig. 7.1, estas casillas son de color amarillo claro. Las casillas o celdas de
color verde claro serán las que den valores automáticos.
Por último las verificaciones aparecerán en letra verde si cumplen y en letra roja si no cumple y
la comprobación total del pilar en cada caso (succión o presión) estará dentro de una casilla de
color verde si cumple que cambiará a roja si por el contrario no cumple.
Pág. 70
Memoria
A continuación se realiza un resumen del contenido de las diferentes pestañas. Para más
información ver el ANEJO B: Hojas de cálculo
7.2 PESTAÑA PRINCIPAL DE SUCCIÓN
La pestaña u hoja de cálculo principal de SUCCIÓN tiene 11 páginas. En ellas están
diferenciadas las siguientes zonas.

Zona 1: Datos a rellenar (página 1)

Zona 2: Resumen comprobación (página 2)

Zona 3: Otros datos (página 3)

Zona 4: Comprobaciones a realizar (página 4)

Zona 5: Cálculos (desde la página 5 a la 9)

Zona 6: Comprobaciones realizadas (páginas 10 y 11)
7.2.1 Datos a rellenar
La zona de entrada de Datos de la hoja SUCCIÓN o Datos a rellenar se encuentra en la página
1.
Algunas de las celdas o casillas están sombradas de diferentes colores para saber a qué hacen
referencia cada color, se ha de mirar la leyenda.
LEYENDA
Rellenar con datos
Resultados automáticos
Comentarios
Datos prontuario perfiles
Fig. 7.1
Leyenda de las hojas SUCCIÓN y PRESIÓN
Para la comprobación de los pilares que soportan la cubierta de chapa curva sometida a
succión se tendrán que rellenar los siguientes datos:

Tipo de perfil

Elección de la calidad del Acero

Longitud o altura del soporte a comprobar, H
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 71

Longitud del arco; Cuerda del arco que describe la chapa de acero conformada en
frío, L

Flecha del arco que describe la chapa de acero conformada en frío, f

Separación entre soportes, s

Carga admisible de succión, qadm suc (sin mayorar)

Fuerza horizontal, FHorizontal

Desplazamiento soporte, soporte

Rigidez horizontal mínima necesaria de los soportes, Kmin

Elegir otro perfil si se desea (opcional)
Si se desea en la parte superior derecha se puede introducir un nombre, por ejemplo el del
soporte que se está comprobando.
Al lado de la variable de cada dato a introducir, se indica la unidad en que debe realizarse.
Para facilitar la entrada de datos, las unidades de qadm suc serán daN/m2 y las de FHorizontal serán
daN que son las mismas unidades en que se encuentran los valores en las tablas de capacidad
de carga del perfil curvado H68 de chapa curvada de acero conformada en frío. Luego,
internamente, para trabajar en unidades del sistema internacional, los daN se pasarán a N.
Para hacer más intuitiva la introducción de datos se ha realizado un esquema (Fig. 7.2) de la
estructura con los nombres de las longitudes correspondientes.
Fig. 7.2
Esquema de la estructura
Existen dos tipos de casillas de entrada de datos. El primer tipo se trata de una casilla en la que
se puede escribir datos alfanuméricos. En el segundo tipo de casilla o bien se puede elegir un
valor de una lista desplegable o bien escribir manualmente uno de los valores de la lista
desplegable. En el caso de que se introduzca un valor que no pertenece a la lista, dará un
aviso de que sólo se pueden escribir ciertos valores en esta celda.
Pág. 72
Memoria
En la figura posterior, Fig. 7.3, se observa que la casilla para entrar la altura del pilar H se
puede elegir un valor de una lista desplegable. Los valores de qadm,suc y FHorizontal se han de
escribir manualmente y casillas en verde calculan valores automáticos.
Fig. 7.3
Diferentes tipos de casillas
Una vez introducidos los datos, la hoja de cálculo, mediante fórmulas, programación y relación
con otras pestañas propone automáticamente un perfil recomendado con una K (rigidez) mayor
a la necesaria Kmin si es posible. (Ver Fig. 7.4)
Se puede realizar la comprobación de este perfil o si se prefiere, elegir otro de la lista
desplegable y hacer la comprobación con éste último perfil elegido, tal y como se muestra en la
Fig. 7.5. Debajo del perfil que se comprueba se ha puesto el valor de la Kperfil comprobación que es el
valor de la rigidez del perfil que se hace la comprobación.
Fig. 7.4
Fig. 7.5
Perfil recomendado, Kmin y Kperfil comprobación .
Perfil recomendado, y lista desplegable para elegir otro perfil si se desea
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 73
El último dato que se nos presenta en la zona de datos es la clase de perfil a flexión. Ésta
también se calcula automáticamente.
7.2.2 Otros datos
En la zona de Otros Datos (página 3 de la hoja) aparecen los datos del acero, como pueden
ser: El módulo de elasticidad longitudinal o módulo de Young (E), El coeficiente de Poisson (),
El módulo de elasticidad transversal (G), Coeficiente de seguridad de resistencia de las
secciones transversales para estados límite últimos (M0), Coeficiente de seguridad de
resistencia de elementos estructurales frente a inestabilidad para estados límite últimos (M1),
Límite elástico del acero (fy)
También aparecen los datos de la sección de los perfiles laminados a comprobar. Es decir, sus
dimensiones y sus propiedades. Estos datos se rellenan automáticamente al escoger un perfil.
Los datos los coge de la hoja o pestaña Datos Perfiles.
7.2.3 Comprobaciones a realizar
En la zona de comprobaciones a realizar (de la página 4 de la hoja de cálculo) se encuentran
enumeradas las comparaciones que en posteriores páginas se llevara a cabo.
7.2.4 Cálculos
Los cálculos necesarios para realizar las comprobaciones se efectúan secuencialmente desde
la página 5 a la 9.
7.2.5 Comprobaciones realizadas
Las comprobaciones realizadas se ejecutan en las páginas 10 y 11. Estas comprobaciones se
realizan mediante los cálculos realizados en la zona de cálculos.
7.2.6 Resumen comprobación
El resumen comprobación (página 2 de la hoja) hace un resumen de todas las comprobaciones
llevadas a cabo. Se sitúa este resumen en la página 2 para que una vez introducidos los datos
necesarios no haga falta desplazarse hasta el final para ver los resultados de la comprobación.
7.3 PESTAÑA PRINCIPAL DE PRESIÓN
La pestaña u hoja de cálculo principal de PRESIÓN es bastante similar a la de SUCCIÓN. La
de PRESIÓN tiene 17 páginas. En ellas están diferenciadas las mismas zonas que la de
SUCCIÓN.
Pág. 74
Memoria

Zona 1: Datos a rellenar (página 1)

Zona 2: Resumen comprobación (página 2)

Zona 3: Otros datos (página 3)

Zona 4: Comprobaciones a realizar (página 4)

Zona 5: Cálculos (desde la página 5 a la 15)

Zona 6: Comprobaciones realizadas (páginas 16 y 17)
7.3.1 Datos a rellenar
Para la comprobación de los pilares que soportan la cubierta de chapa curva sometida a
presión se tendrán que rellenar los siguientes datos:

Tipo de perfil

Elección del Acero

Longitud o altura del soporte a comprobar, H

Longitud del arco; Cuerda del arco que describe la chapa de acero conformada, L

Flecha del arco que describe la chapa de acero conformada en frío, f

Separación entre soportes, s

Carga admisible de presión, qadm, pres(sin mayorar)

Desplazamiento suma de los 2 soportes, soportes

Rigidez horizontal mínima necesaria de los soportes (la misma que en succión), Kmin
(En presión no es necesaria para la comprobación, pero sí que lo es para que la
hoja de cálculo presente automáticamente un soporte)

Elegir otro perfil si se desea (opcional)
Las otras zonas: Otros datos, Comprobaciones a realizar, Cálculos, Comprobaciones
realizadas y Resumen comprobación también son bastante similares.
7.4 PESTAÑAS RIGIDECES PILARES_SUCCIÓN, Y RIGIDECES
PILARES_PRESIÓN
Ambas pestañas son similares. Estas pestañas son las encargadas de proporcionar un perfil
automático que cumpla con la rigidez que se desea en el caso de succión.
Para las hipótesis de succión, en el modelo simulado del perfil curvado de chapa de acero se
han considerado un enlace de rigidez K en cada extremo que simula la rigidez de la estructura
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 75
soporte. El cálculo de esta rigidez K se efectúa tal y como se explica en el subapartado 4.4
RIGIDECES DE LOS SOPORTES DE LA CUBIERTA (caso succión) de esta memoria.
Las rigideces que se han estudiado en los apoyos se pueden conseguir fácilmente con perfiles
laminados convencionales.
En estas pestañas se confeccionan una serie de tabla para cada tipo de perfil y para cada
altura posible del pilar (en este proyecto se tomara el rango de alturas de H= 3m hasta H=8m
de 0,5m en 0,5m). En total se han realizado 33 tablas. Ver las tablas en el ANEJO B: hojas de
cálculo
A partir de la Kmin para succión, introducida inicialmente, se calculan todos los pilares que
tienen una K > Kmin y elegirá el perfil del tipo introducido (IPE, HEA o HEB) que cumpla con esta
especificación y que se aproxime más a Kmin.
7.5 DATOS PERFILES
En esta pestaña se han introducido los datos dimensionales y propiedades físicas de todos los
perfiles (IPE, HEA o HEB). Estos datos serán utilizados para realizar los cálculos del perfil a
comprobar.
7.6 TABLAS EAE
En esta pestaña se han incluido las tablas de la EAE Instrucción de acero estructural [5]
utilizadas para realizar las hojas de cálculo de la comprobación de soportes. Ver las tablas de
la EAE utilizadas en el ANEJO B: hojas de cálculo.
7.7 LISTAS DESPLEGABLES
Dentro de la pestaña de listas desplegables se han puesto los datos para poder realizar las
listas desplegables de introducción de datos de las pestañas principales SUCCIÓN y
PRESION.
7.8 PÁGINAS DE LAS COMPROBACIONES
Como se ha comentado anteriormente la pestaña principal de SUCCIÓN contiene 11 páginas y
la de PRESIÓN 17. A continuación se muestran las 3 primeras páginas de la comprobación de
soportes a succión. Para ver la totalidad de las hojas de comprobación de soportes de succión
y presión con todas las páginas completas ver ANEJO B: hojas de cálculo.
Pág. 76
Memoria
Fig. 7.6
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 1)
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Fig. 7.7
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 2)
Pág. 77
Pág. 78
Memoria
Fig. 7.8
Hoja de cálculo de comprobación de soporte, SUCCIÓN (Página 3)
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
8
Pág. 79
EJEMPLO DE APLICACIÓN: CUBIERTA PISTA
PÁDEL
Este apartado contiene un ejemplo de aplicación, utilizando las tablas realizadas y que se
encuentran en el ANEJO E: Tablas de capacidad de carga del perfil curvado H68 y
verificando los soportes con la hoja de cálculo de comprobación de soportes que se explican y
detalla en el ANEJO B: Hojas de cálculo.
El ejemplo de aplicación trata sobre la cubrición de una pista de pádel con un sistema
constructivo de cubierta curvada autoportante de chapa de acero conformada en frío.
Como la explicación del ejemplo de aplicación es bastante extensa, en este apartado se incluye
sólo un resumen. Para ver en detalle todo el proceso de verificación así como el cálculo de las
cargas tenidas en cuenta ver el ANEJO F: Ejemplo de aplicación CUBIERTA PISTA DE
PÁDEL
8.1 DESCRIPCIÓN DEL EJEMPLO DE APLICACIÓN
La empresa con nombre ficticio PADEL INGENIO S.A, en adelante PADELING, posee varias
instalaciones de pistas de pádel repartidas por toda la geografía de Catalunya. Concretamente,
en Barcelona posee unas instalaciones con 8 pistas de pádel que se pueden apreciar en la
Fig. 8.1. De todas estas pistas desean cubrir la que está más al Este, utilizando un sistema
constructivo de cubierta curvada autoportante de chapa conformada en frío.
PADELING
8 pistas
de Pádel
Fig. 8.1
Vista aérea de las instalaciones de PADELING.
Pág. 80
Memoria
8.2 GEOMETRÍA DE UN CAMPO O PISTA DE PÁDEL
Además de otras normativas de proyectos de construcción e instalación, para los proyectos
sobre pistas de pádel, se ha de tener en cuenta la Normativa sobre instalaciones deportivas y
para el esparcimiento (NIDE) [3], elaborada por el Consejo Superior de Deportes, Organismo
autónomo dependiente del Ministerio de Educación Cultura y Deporte. Esta normativa tiene
como objetivo definir las condiciones reglamentarias, de planificación y de diseño que deben
considerarse en el proyecto y la construcción de instalaciones deportivas.
Cotas en cm
Fig. 8.2
Planta del campo o pista de juego.
La pista de juego es un rectángulo de dimensiones 20m x 10m de medidas interiores
(Tolerancia ± 0,5 %) cerrada en su totalidad con zonas de paramentos que ofrecen un rebote
regular de la pelota y zonas de malla metálica donde el rebote es irregular (ver Fig. 8.2).
En sus fondos está cerrada por paredes o muros con una altura de 3m. Las paredes laterales
son escalonadas y formadas por paños rectangulares de 3m de altura y 2m de longitud el
primer paño y de 2m de altura y 2m de longitud el segundo paño. El resto de los lados se cierra
con malla metálica que a su vez sube por encima de las paredes hasta 4m de altura en todo el
perímetro, también se admite que la malla metálica en las paredes laterales tenga una altura de
4m en los dos primeros metros a contar desde el fondo de la pista y los 16m restantes una
altura de 3m (ver Fig. 8.3, Fig. 8.4 y Fig. 8.5, con cotas en cm)
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Fig. 8.3
Alzado lateral, pista de pádel (variante 1).
Fig. 8.4
Alzado lateral, pista de pádel (variante 2).
Fig. 8.5
Pág. 81
Alzado fondo.
La altura libre entre el pavimento y el obstáculo más próximo (luminaria, techo en instalaciones
cubiertas) será de 6m como mínimo sobre toda la superficie de la pista sin que exista ningún
elemento que invada dicho espacio.
En pistas al aire libre se dispondrán los proyectores exteriormente a la pista, a una altura
mínima desde el suelo de 6m.
Ninguna luminaria deberá colocarse en la zona del techo que está situada sobre la superficie
de la pista para evitar deslumbramientos.
Pág. 82
8.3
Memoria
DATOS A TENER EN CUENTA PARA LA COLOCACIÓN
DE LA CUBIERTA
Se trata de cubrir una de las pistas de pádel de las instalaciones de PADELING mencionadas.
Esta pista es la que se encuentra más al Este y tiene los límites próximos a un muro perimetral
en la parte de la derecha y en la parte posterior o fondo de la pista, tal y como se observa en la
Fig. 8.6
Fig. 8.6
Vista aérea de la pista a cubrir
Los datos principales dimensionales a tener en cuenta a la hora de proyectar una cubierta
curvada autoportante de chapa de acero conformada en frío, para cubrir una pista de pádel son
los siguientes:

Longitud pista de pádel:
20 m

Anchura pista de pádel:
10 m

Distancia entre las 2 pistas:
2,5 m

Distancia al muro perimetral:
4 m (a la derecha de la pista)

Distancia al muro perimetral:
2 m (al fondo de la pista)

Altura proyectores:
6 m (parte superior respecto al suelo)
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Fig. 8.7
8.4
Pág. 83
Pista de pádel con iluminación artificial mediante proyectores.
CUBIERTAS A INSTALAR
Se colocará la cubierta sobre soportes metálicos que serán perfiles laminados. Como la parte
superior de los proyectores de iluminación, se encuentran a una altura de 6 m respecto al
suelo, la cubierta curva autoportante se colocará a una altura de 7 m.
La flecha del arco que describen las cubiertas que se están estudiando va desde 1 m a 3 m. Se
elige una flecha intermedia (de 2 m). Entonces la altura total de la estructura a colocar será de
9 m.
Como la distancia entre las 2 pistas es de 2,5 m se colocarán los soportes de la alineación
izquierda en la mitad, es decir a 1,25 m de cada pista.
Al ser la distancia al muro perimetral de la derecha de 4 m se dejará un pasillo longitudinal de
2,25 m sin cubrir, dejando cubierto 1,75 m desde el final de la pista hasta el final de la cubierta.
Si sumamos los 1,25 m de la izquierda de la pista, los 10 m de la pista y los 1,75 m de la
derecha de la pista, tenemos que la longitud del arco que describe la cubierta será de 13 m.
En el sentido longitudinal de la pista se cubrirán los 20 m de longitud de la misma, más 0,5 m
en la parte frontal y otros 0,5 m en la parte del fondo Con lo que tenemos que la cubierta
cubrirá un total de 21 m de longitud.
Se colocarán tirantes de cable 7x19 Acero inoxidable AISI316
16 mm con una sección
2
metálica Acable, de 111 mm , un módulo elástico Ecable, de 100.000 N/mm2 y una resistencia del
tirante Nu de 12.240kg  120.074N  120kN. Se colocarán en cada extremo de los tirantes unos
tensores abiertos al 50%. Se instalarán 9 tirantes distanciados 2,33 m
La Fig. 8.8 muestra el esquema de las dimensiones de la estructura de la cubierta autoportante
curvada de chapa de acero conformada en frío para la pista de pádel a cubrir.
Pág. 84
Memoria
7m
Tirante
cable
de
7m
1,75m
7m
10m
21m
7m
1,25m
Fig. 8.8
13m
Esquema de las dimensiones de la estructura de cubierta de la pista de pádel.
8.5 ACCIONES A CONSIDERAR
Las cargas a considerar en la cubierta autoportante curva de chapa de acero conformado en
frío para cubrir una pista de pádel, con las características expuestas anteriormente, para la
zona de Barcelona, según el DB SE-AE [4] para el peso propio, sobrecarga de uso, sobrecarga
de nieve uniforme, viento frontal y viento lateral; y según el Eurocódigo 1 Parte 1-3 Cargas de
nieve [6] para las sobrecargas de nieve con acumulación, se reflejan en la Tabla 8.1.
A efectos prácticos se considera la siguiente correspondencia entre las unidades de fuerza de
los sistemas MKS y SI:
1 kilopondio [1 kp] = 10 Newton [10 N].
El cálculo detallado de las acciones a considerar se puede ver en ANEJO F: Ejemplo de
aplicación CUBIERTA PISTA DE PÁDEL.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Tabla 8.1
Tabla Resumen de Acciones a considerar.
Pág. 85
Pág. 86
Memoria
8.6
VERIFICACIÓN DE LA CUBIERTA
8.6.1
DATOS DE LA CUBIERTA
Se desea comprobar la utilización del perfil curvado H68, de espesor t=1.2 mm y acero S 280
G, en una cubierta con las características siguientes:

Distancia entre apoyos L=13.000 mm

Flecha del arco f=2.000 mm

Separación entre perfiles s=7.000 mm

Altura de apoyos H=7.000 mm

Tirantes de cables de acero inox 7x19 cada 2,33 m
8.6.2
HIPÓTESIS DE CARGA
Las diferentes hipótesis se llevan a cabo aplicando la siguiente combinación de cargas:
(Ec. 8.1)
Dónde,
G
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones permanentes.
qG
Es una acción permanente. Se tiene en cuenta únicamente la acción del peso
propio del perfil.
Q
Es el coeficiente parcial de seguridad para las acciones variables.
qQ
Es una acción variable.
Para el Estado Límite Último:
G = 1,35
Q = 1,50
Para el Estado Límite de Servicio:
G = 1,00
Q = 1,00
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 87
Q
Fig. 8.9
Hipótesis de carga 1, 2 y 3
Así pues, las hipótesis de carga son las mismas que las estudiadas para la realización de las
tablas de capacidades. Para el Estado Límite Último, los valores de las cargas van
Pág. 88
Memoria
multiplicados por un coeficiente de seguridad que será de 1,35 para las acciones permanentes
(que en nuestro caso será el peso propio) y 1,5 para las acciones variables (que en nuestro
caso serán las sobrecargas de utilización, las sobrecargas de nieve y las sobrecargas de
viento)
Por el contrario, para el Estado Límite de Servicio, todos los valores de las cargas van
multiplicados por un coeficiente de seguridad que será de 1,00.
Las hipótesis para el Estado Límite Último consideradas, teniendo en cuenta la (Ec. 8.1) y
según la Fig. 8.9, poniendo sus respectivos coeficientes de seguridad, son entonces:

Hipótesis 1: gravitatoria uniforme, (caso de actuar la nieve uniformemente o sobrecarga
de uso).
1,35·qG+1,5·qQ

Hipótesis 2: gravitatoria no uniforme (caso de actuar la nieve no uniformemente, es
decir, con acumulación en uno de los 2 lados de la chapa).
1,35·qG+1,5·[distribución 1, 2]·qQ

Hipótesis 3: carga puntual centrada (caso en el que una persona esté encima de la
chapa realizando labores de mantenimiento y se sitúe en el centro del arco)
1,35·qG+1,5·F

Hipótesis 4: de carga puntual descentrada (caso en el que una persona esté encima de
la chapa realizando labores de mantenimiento y se sitúe a L/4 del arco)
1,35·qG+1,5·F

Hipótesis 5: succión uniforme (caso en el que el viento actúe a succión uniforme)
1,35·qG+1,5·qQ

Hipótesis 6: viento no uniforme (viento lateral)
1,35·qG+1,5·[distribución 1, 2, 3]·qQ
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Pág. 89
Dónde:
qG
Es una acción permanente. Se tiene en cuenta únicamente la acción del peso
propio del perfil.
qQ
Es una carga distribuida variable.
F
Es una carga puntual variable.
En la Tabla 8.2 se resumen todas las cargas y sus coeficientes.
Tabla 8.2
Cargas e Hipótesis
Pág. 90
8.6.3
Memoria
VERIFICACIÓN DE LAS TABLAS CAPACIDAD DE CARGA PARA CADA
HIPÓTESIS
La comprobación de las hipótesis de carga se reduce simplemente a la consulta de las tablas
correspondientes, ya que están calculadas para Q=1.5 y F=1.5 y el acero S 280 G.
Asimismo, el peso propio del perfil H68 t=1.2 mm de 13,50 kp/m2 ya se encuentra incorporado
en las tablas, con G=1.35, y no es necesario añadirlo en las verificaciones.
Se proceden a verificar las tablas de capacidades realizadas en el ANEJO E: Tablas de
capacidades para cada hipótesis de carga de la cubierta.
Para ello se hace una copia de las tablas de capacidad de cada hipótesis a verificar y se
escoge valor L=13000 y f =2000
La rigidez horizontal mínima necesaria en los soportes, K, calculada según se explica en el
ANEJO A: Descripción del modelo y toma de decisiones se elige igual 250.
K = 250.
En las hipótesis de succión, hipótesis 5 e hipótesis 6, para hacer la verificación de la cubierta
mediante las tablas de capacidad, se han de elegir de todas las tablas, las realizadas para una
rigidez de 250.
En las hipótesis de carga no uniforme, hipótesis 2 e hipótesis 6, los coeficientes de las cargas
no se han de tener en cuenta al verificar con las tablas ya que éstos se encuentran incluidos en
las hipótesis calculadas. Es decir:

Hipótesis 2 (Nieve acumulada)
Los coeficientes de forma de la nieve, i , ya están incluidos en las tablas así que no se
tendrán que tener en cuenta. Para el caso de la cubierta de la pista de pádel que se
está estudiando, la carga de la hipótesis 2 vale: qNIEVE = qQ · i = 40i daN/m2, así que el
valor que se ha de comparar con las tablas es qQ = 40 daN/m2

Hipótesis 6 (Viento lateral)
Los coeficientes de presión, cp ya están incluidos en las tablas así que no se tendrán
que tener en cuenta. Para el caso de la cubierta de la pista de pádel que se está
estudiando, la carga de la hipótesis 6 vale: qVIENTO = qQ· cp daN/m2 = 88,92cp daN/m2
Así que el valor que se ha de comparar con las tablas es qQ = 88,92 daN/m2
Para la hipótesis 6 (viento lateral), además de las especificaciones anteriores, se han de elegir
de todas las tablas de la hipótesis 6, las relativas a las de marquesina (caso3a y caso 3b)
realizadas para una rigidez de 250, para hacer la verificación.
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Cuando se vaya a verificar los elementos de sujeción en los apoyos, los valores de reacción
horizontal FHorizontal se deberán mayorar según las especificaciones del fabricante del sistema de
elementos de sujeción utilizado.
HIPÓTESIS 1: CARGA GRAVITATORIA UNIFORME (PRESIÓN UNIFORME)
Éste es el caso de la sobrecarga de uso y de la sobrecarga de nieve uniforme. Da la casualidad
que el valor de qQ es el mismo para los casos de sobrecarga de uso y nieve. Así que sólo se
comprobará una vez.
qQ=40 daN/m2 con Q=1.5
Tabla 8.3
Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELU
Por tanto, para el estado límite último, ELU, qQmáx= 73 daN/m2 > 40 daN/m2  VERIFICA.
Además se han de mirar los valores limitados por flecha de L/200 (estado límite de servicio).
Tabla 8.4
Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELS
Para ELS (L/200), qQmáx= 68 daN/m2 > 40 daN/m2  VERIFICA.
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Memoria
HIPÓTESIS 2: CARGA GRAVITATORIA NO UNIFORME (PRESIÓN NO UNIFORME)
Sobrecarga de nieve con acumulación qNIEVE = qQ · i = 40i daN/m2 con Q=1.5
Tal y como se ha comentado anteriormente, se ha de comparar con qQ = 40 daN/m2
Tabla 8.5
Carga gravitatoria no uniforme qQmáx ELU
Por tanto, para ELU, qQmáx= 66 daN/m2 > 40 daN/m2  VERIFICA.
Vemos que además se han de mirar los valores limitados por flecha de L/200
Tabla 8.6
Carga gravitatoria uniforme qQmáx ELU
Para ELS (L/200), qQmáx= 51 daN/m2 > 40 daN/m2  VERIFICA.
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Para ver las verificaciones de todas las hipótesis ver el ANEJO F: Ejemplo de aplicación
CUBIERTA PISTA DE PÁDEL. En él se pueden observar que todas las hipótesis verifican.
8.6.4 VERIFICACIÓN SOPORTES
Para realizar la verificación de los soportes de la cubierta a colocar se utilizará la hoja de
cálculo automatizada, realizada en este proyecto para tal efecto. Se comprobarán los soportes
primero actuando succión y luego presión.
Los datos que se precisan introducir en la zona de Datos a Rellenar, para la comprobación en
el caso de succión son:
DATO A INTRODUCIR
VALOR
Nombre del pilar a comprobar
PADEL Barcelona
Tipo de perfil
HEB
Elección del Acero
Altura del soporte a comprobar, H
Longitud del arco, L
Flecha del arco, f
S235
7000 mm
13000 mm
2000mm
Separación entre soportes, s
7m
Carga admisible de succión, qadm suc (sin mayorar)
273 daN/m2
Fuerza horizontal, FHorizontal
1981 daN/m
Desplazamiento soporte, soporte
25,35 mm
Rigidez horizontal mín. necesaria soportes, Kmin
250
Tabla 8.7
Valores a introducir en comprobación soportes actuando succión.
Lo que determinará el tamaño del perfil en estos casos no será la carga, sino que será la Kmin.
Por eso para hacer la comprobación en vez de la carga real y la fuerza horizontal real se ha
escogido la carga máxima que puede aguantar el perfil de chapa curvado qadm suc y su fuerza
horizontal FHorizontal y el desplazamiento debido a la qadm suc.
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Memoria
Los valores sombreados en rojo de los datos, se extraen de las tablas de capacidades de carga
para la hipótesis 5 (succión uniforme). En la tabla siguiente se han marcado estos valores.
Hipótesis 5: Succión uniforme
Tabla 8.8
Valores de carga, reacción y desplazamiento de la hipótesis 5, para cubierta pista de Pádel.
En la Fig. 8.10 y Fig. 8.11 se muestran las 2 primeras hojas de la verificación de soportes, caso
de actuar succión. Como se puede ver los soportes verifican las comprobaciones realizadas.
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Fig. 8.10 hoja SUCCIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 1)
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Memoria
Fig. 8.11 hoja SUCCIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 2)
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Los datos que se precisan introducir en la zona de Datos a Rellenar, para la comprobación en
el caso actuar presión son:
DATO A INTRODUCIR
VALOR
Nombre del pilar a comprobar
PADEL Barcelona
Tipo de perfil
HEB
Elección del Acero
Altura del soporte a comprobar, H
Longitud del arco, L
Flecha del arco, f
S235
7000 mm
13000 mm
2000mm
Separación entre soportes, s
7m
Carga admisible de presión, qadm pres (sin mayorar)
73 daN/m2
Desplazamiento suma de los 2 soportes, soportes
25,5 mm
Rigidez horizontal soportes succión, Kmin
250
Tabla 8.9
Valores a introducir en comprobación soportes actuando presión.
Los valores sombreados en rojo de los datos, se extraen de las tablas de capacidad para la
hipótesis 1 (presión uniforme). En la tabla siguiente se han marcado estos valores.
Se puede ver que los soportes verifican las comprobaciones realizadas.
Los perfiles laminados (en I) que cumplen con la rigidez necesaria en los soportes para el caso
de succión son HEB-500.
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Memoria
Hipótesis 1: Presión uniforme
Tabla 8.10 Valores de carga, y desplazamiento de la hipótesis 1, para cubierta pista de Pádel.
En la Fig. 8.12 y Fig. 8.13 se muestran las 2 primeras hojas de la verificación de soportes, caso
de actuar presión. Como se puede observar, los soportes verifican las comprobaciones
realizadas.
Los soportes cumplen tanto con las comprobaciones a succión como con las comprobaciones
a presión. Por tanto estos perfiles HEB-500 verifican y pueden ser usados como soporte de las
cubiertas para las pistas de Pádel.
Para ver todas las páginas de las verificaciones de los pilares ver el ANEJO F: Ejemplo de
aplicación CUBIERTA PISTA DE PÁDEL
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Fig. 8.12 hoja PRESIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 1)
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Memoria
Fig. 8.13 hoja PRESIÓN, comprobación soportes PÁDEL (página 2)
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9
Pág. 101
IMPACTO AMBIENTAL
La evaluación del impacto ambiental de un proyecto es una práctica habitual en los países más
desarrollados, ya sea por imperativo legal o por simple auto exigencia del promotor y/o como
instrumento de diseño para mejorar la calidad y la viabilidad de un determinado proyecto. En
efecto, es tan importante que el objeto proyectado funcione correctamente como el hecho, que
a consecuencia de este funcionamiento se produzcan impactos negativos intolerables o
demasiado elevados.
Este proyecto no presenta evidentes ventajas medioambientales respecto otras alternativas
de estudio parecidas. En él se ha utilizado un programa informático de simulación y como
todos los programas de simulación es una herramienta que permite ahorrar, aparte de
tiempo y esfuerzo, material. El material ahorrado va más allá del papel que se pueda ahorrar
ya que permite una reducción de los estudios experimentales.
Se pueden hacer numerosas simulaciones sin tener que realizar estudios experimentales
iniciales. Cuando ya se tenga afinado el modelo con los resultados que se desean para él
mediante la realización de las simulaciones, se pueden verificar los resultados de estas
simulaciones con los ensayos experimentales. Reduciéndose así los ensayos
experimentales notablemente.
El objeto de estudio de este proyecto son las cubiertas autoportantes de chapa de acero
conformada en frío. Por tanto el material principal será el acero. A continuación se pasa a
explicar el reciclaje del acero y los beneficios medioambientales que se obtienen con ello.
Reciclaje de acero
El acero es un material infinitamente reciclable. Gracias a sus características, el acero
puede ser permanentemente reciclado sin merma de sus propiedades. Se recicla una y otra
vez, sin que su calidad se deteriore. De esta forma, al final de la vida útil de cualquier
producto hecho de acero, éste puede volver a fundirse, transformándose en un nuevo acero
sin perder las características originales, alargando su ciclo de vida.
La utilización de chatarra para producir acero preserva recursos naturales, ahorra energía y
agua y reduce las emisiones de CO2 en su fundición. Además, gracias a sus propiedades
magnéticas, este material es fácilmente separable de otros desechos, lo que permite su fácil
recuperación, especialmente útil en el tratamiento de los residuos sólidos urbanos, evitando
que vaya a vertederos. Gracias a su reciclabilidad vuelve al proceso siderúrgico como
materia prima, tanto a través del proceso integral, como por la vía de horno eléctrico, donde
se convierte en la materia prima más importante.
Pág. 102
Memoria
En la siguiente figura, Fig. 9.1, vemos el ciclo de vida de un producto de acero. Podemos
observar que entre la fabricación de piezas o perfiles de metal, utilización y su posterior
reciclaje se consumen materias primas y energía y se producen emisiones. Aunque si se
utiliza acero reciclado, con cada tonelada de este acero reciclado (materia prima):

Se evita la emisión de 1,5 toneladas de CO2

Se ahorra 1,4 toneladas de mineral de fe (hierro)

Se ahorra 13 GJ de energía y sus consecuentes emisiones.
Fig. 9.1
Ciclo de vida de un producto de acero
En la siguiente figura, Fig. 9.2, se muestra el ciclo de vida del acero especificando los dos
tipos de horno que hay para obtener el acero. Vemos que existen los altos hornos y los
hornos eléctricos. Si se quiere obtener acero del mineral de hierro solo se puede hacer
mediante los altos hornos. En cambio el acero que proviene del reciclaje se puede volver a
utilizar por medio de hornos eléctricos que consumen mucha menos energía.
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Fig. 9.2
Ciclo de vida del acero
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10 PRESUPUESTO
La realización de este proyecto ha tenido una duración de 1 año. A la hora de realizar el
presupuesto de su valoración se ha de tener en cuenta básicamente las horas invertidas en él,
el material empleado y las licencias de los programas utilizados. Los costes generados por la
mano de obra, se diferencian entre las horas dedicadas del director de proyecto y las de la
estudiante autora de este proyecto. Los costes generados por el material utilizado incluyen el
hardware, el software, el mobiliario y el material fungible.
A continuación se desglosan las diferentes partidas del proyecto:
Tabla 10.1 Presupuesto el proyecto
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CONCLUSIONES
El Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria, de la Escola Tècnica
Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona (UPC) desde el año 2004 está estudiando e
investigando sobre diferentes temas relacionados con las cubiertas autoportantes curvadas.
Actualmente trabaja con dos empresas diferentes dentro del mismo ámbito.
Con este proyecto se ha colaborado con el Departament de Resistència de Materials i
Estructures a l’Enginyeria, de la Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona
(UPC) ayudando en su trabajo de estudio e investigación.
La contribución de ese proyecto dentro del estudio de las cubiertas curvadas autoportantes de
chapa de acero conformada en frío, se detalla a continuación según los diferentes aspectos
estudiados.
Cable
Se ha profundizado sobre el tema de los cables metálicos eligiendo el cable más idóneo para
usarlo en la cubierta. Este cable formará parte de los tirantes de cable (también estudiados) a
colocar en la cubierta para contribuir a la resistencia del arco en los casos de presión.
Hipótesis de carga
Se han estudiado y establecido las hipótesis a considerar en este tipo de cubiertas. Además se
han estudiado las diferentes situaciones y permutaciones en el caso que actúe viento lateral.
También se han estudiado dos combinaciones de viento y nieve.
Como conclusión al estudio del viento actuando lateralmente, se ha determinado reducir las
combinaciones a las más desfavorables de cada tipo de edificio donde la cubierta se puede
situar (Edificio cerrado, Edificio con grandes huecos y Marquesina)
Como conclusión a las dos combinaciones de hipótesis (de viento y nieve) estudiadas, se
determina se pueden sustituir estas combinaciones por el estudio por separado de la hipótesis
combinadas.
Macros ANSYS
Se han afinado y modificado los procesos de cálculo de las Macros de ANSYS con las que se
realizan las simulaciones de la cubierta. Éstas se han ajustado también a cada una de las
hipótesis estudiadas.
Pág. 108
Memoria
Tablas de capacidades de carga
Se ha establecido una metodología pautada para la generación de las tablas de capacidades
de carga. Y se han generado éstas para los casos estudiados.
A la hora de obtener los datos de las tablas mediante las simulaciones de ANSYS, por mucho
que se han afinado los cálculos iterativos para ciertos casos concretos, hay un cambio brusco
de comportamiento y no se obtienen resultados. Esto es debido a que la metodología no
converge en ellos. Estos ciertos casos que son mínimos tienen gran longitud y baja flecha y no
se han tenido en cuenta en las tablas.
Por regla general se observa en todas las tablas generadas, como cabía esperar, que cuanto
mayor es la longitud del arco que describe la cubierta y menor su flecha, el comportamiento de
la cubierta es peor.
Muchas de las combinaciones estudiadas no se pueden utilizar, dado que no son capaces de
aguantar un mínimo de 40 daN/m2  40 kp/m2
Comprobación de soportes
Se han establecido unas pautas y una metodología para la comprobación de los soportes de la
cubierta. De forma que se ha automatizado la verificación de los soportes según normativa,
mediante unas hojas de cálculo realizadas para tal fin.
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AGRADECIMIENTOS
En primer lugar quisiera agradecer a mi director de proyecto, Miquel Casafont, su tiempo,
dedicación y sus pacientes explicaciones para resolver mis dudas en todo momento. Sin su
inestimable ayuda, este proyecto no hubiera podido acabarse con éxito.
Quiero agradecer también a Pedro Casariego por su soporte e interés a lo largo de la
realización de este proyecto.
A Frederic Marimon, mi primer profesor de estructuras, que me supo despertar el interés por
éstas y que por ello elegí hacer el proyecto dentro de éste área.
A todos los profesores de la ETSEIB por todos los conocimientos que me han brindado y
con ellos ayudarme a afrontar cualquier tipo de problema y en especial a los profesores del
Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria de la ETSEIB por todos
los conocimientos que han sido capaces de transmitirme sin los cuales tampoco hubiera
sido posible este proyecto.
Finalmente, quisiera agradecer en especial a mis padres porque sin ambos no sería quien
soy. A mi madre Aurora, por ser siempre tan generosa y alegre, y aunque desde hace
tiempo sé que nunca volveré a escuchar su voz, siempre tengo presente su risa, a mi padre
Luis, por ser tan sabio en todos los aspectos de la vida y siempre tener un buen consejo que
ofrecerme y animarme en todo momento a que finalizara el proyecto.
A mi hermana Erika porque desde que nació siempre hemos compartido todo y porque
siempre que la necesito ésta ahí, apoyándome y ayudándome, siempre con buenas ideas y
palabras alentadoras.
Y en general a toda la familia, y amigos quienes tanto me han ayudado a lo largo de la
carrera y con quienes cualquier pretexto es bueno para celebrar alguna cosa.
Y por último, y muy especialmente a Jordi, por estar siempre a mi lado y por ayudarme en
todo momento a subir esta escalera sin barandilla que es la vida, estirando de mí y cuidando
que no caiga al vacío, cuando los escalones de la vida son tan altos, que mis piernas no
alcanzan a subirlos por sí solas. Por no importarle que la carrera y este proyecto nos robara
tantas horas. Por tantas cosas compartidas que espero que sean muchas más.
Jordi, ich liebe dich.
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Pág. 111
BIBLIOGRAFÍA
Referencias bibliográficas
[1]
ARGÜELLES ÁLVAREZ, R Y OTROS . Estructuras de Acero. Bellisco ediciones técnicas
y científicas, Madrid 2007
[2]
CASAFONT RIBERA, M. Y MARIMON CARVAJAL, F. Informe sobre la determinación de
la capacidad de carga de los perfiles curvados h30, h40 y h55 fabricados por la empresa
metalperfil, S.A. Departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria,
Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona, UPC. Barcelona 2006.
[3]
CONSEJO SUPERIOR DE DEPORTES, MINISTERIO DE EDUCACIÓN CULTURA Y
DEPORTE, NIDE Normativa sobre instalaciones deportivas y para el esparcimiento
Febrero 2015
[4]
CTE Código Técnico de la Edificación, Parte DB-AE (Documento Básico – Acciones en la
Edificación). Ministerio de Fomento, Gobierno de España, Abril 2009.
[5]
EAE Instrucción de Acero Estructural con comentarios de los miembros de la comisión
permanente de Estructuras de Acero. Ministerio de Fomento, Gobierno de España, 3ª
edición Noviembre 2012. Centro de publicaciones Secretaría General Técnica.
[6]
EN 1991-1-3:2003 Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-3: General actions - Snow
loads. CEN European Committee for Standardisation, Brussels, 2003
[7]
EN 1993-1-1:2005 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1 General rules and
rules for buildings CEN European Committee for Standardisation, Brussels, 2005
[8]
EN 1993-1-3:2006 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-3: General rules Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. CEN European Committee
for Standardisation, Brussels, 2006
[9]
EN 1993-1-5:2006 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-5: General rules Plated structural elements. CEN European Committee for Standardisation, Brussels, 2006
[10] PEDRO CASARIEGO VALES. Estudio de arcos estructurales obtenidos por embutición
a partir de paneles nervados conformados en frío (Tesis Doctoral). Barcelona 2014
Pág. 112
Memoria
Bibliografía complementaria
[11] ACELORMITTAL Gama de productos HE Perfiles H de alas anchas
[http://sections.nvision.lu/fileadmin/redaction/2-Products_Services/1_Product_Range/ESEN-IT/HE.pdf]
[12] ACELORMITTAL Gama de productos IPE Perfiles
[http://sections.arcelormittal.com/fileadmin/redaction/2Products_Services/1_Product_Range/ES-EN-IT/IPE.pdf]
I
de
alas
paralelas
[13] AENOR: Dibujo técnico. Normas básicas. 1999.
[14] ANSYS Tutorials - University of Alberta http://www.mece.ualberta.ca/tutorials/ansys/
[15] Ansys.net a resource for Ansys users http://ansys.net/?mycat=home
[16] ANSYS; Mechanical APDL Documentation, Release 14.0
[17] ANSYS; Structural Analysis Guide, Release 14.0
[18] CALLISTER, WILLIAM D., Ciencia e Ingeniería de Materiales, Editorial Reverté, S.A.,
Edición: 2003.
[19] CTE Código Técnico de la Edificación, Parte DB-SE (Documento Básico – Seguridad
Estructural). Ministerio de Fomento, Gobierno de España, Abril 2009.
[20] EN 1991-1-4:2005 Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: General actions - Wind
actions. CEN European Committee for Standardisation, Brussels, 2005
[21] EN 1991-2:2003. Eurocode 1. Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges.
[22] EN 1993-2:2006 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 2: Steel Bridges. CEN
European Committee for Standardisation, Brussels, 2006.
[23] UNE-EN 10025-1:2006. Productos laminados en caliente de aceros para estructuras.
Parte 1: Condiciones técnicas generales de suministro.
DISEÑO DE UN SISTEMA CONSTRUCTIVO DE CUBIERTA CURVADA AUTOPORTANTE DE CHAPA
DE ACERO CONFORMADA EN FRÍO
Cables
[24] Cables del mediterráneo http://www.cablesmed.com/
[25] Cables estructurales http://www.cablesestructurales.com/cables/
[26] Cables y cordones de acero Inoxidable, Cables Estructurales, catálogo
[27] Cables y eslingas http://www.cyesa.com/es/zonapublica/index.aspx
[28] Macalloy http://www.macalloy.com/
[29] PFEIFER Cables y Equipos de Elevación http://www.pfeifer.es/
[30] Tirantes de cables de acero Inoxidable, Cables Estructurales, catálogo
[31] Wire Rope User's Handbook, Union, 2014
Pág. 113
Descargar